Открытие поля Хиггса за частицей Бога

Поле Хиггса является теоретическим полем энергии, которое пронизывает вселенную, согласно теории, выдвинутой в 1964 году шотландским физиком-теоретиком Питером Хиггсом. Хиггс предложил это поле как возможное объяснение того, как фундаментальные частицы вселенной массапотому что в 1960-х годах Стандартная модель квантовой физики фактически не могла объяснить причину самой массы. Он предположил, что это поле существует во всем пространстве, и что частицы взаимодействуют с ним.

Хотя первоначально не было никакого экспериментального подтверждения теории, со временем это стало очевидным как единственное объяснение массы, которая широко рассматривалась как соответствующая остальной части Стандарта Модель. Как бы странно это ни казалось, механизм Хиггса (как иногда называли поле Хиггса) был широко принят среди физиков наряду с остальной частью Стандартной модели.

Одним из следствий теории было то, что поле Хиггса могло проявляться как частица, так же, как другие поля в квантовой физике проявляются как частицы. Эта частица называется бозоном Хиггса. Обнаружение бозона Хиггса стало главной целью экспериментальной физики, но проблема в том, что теория фактически не предсказывала массу бозона Хиггса. Если вы вызвали столкновения частиц в ускорителе частиц с достаточным количеством энергии, бозон Хиггса должен проявиться, но не зная массы, которую они искали, физики не были уверены, сколько энергии потребуется для столкновения.

Одна из главных надежд заключалась в том, что Большой адронный коллайдер (LHC) будет иметь достаточно энергии для генерации Хиггса бозоны экспериментально, так как он был более мощным, чем любые другие ускорители частиц, которые были построены ранее. 4 июля 2012 года физики из LHC объявили, что они нашли экспериментальные результаты, согласующиеся с бозоном Хиггса, хотя для подтверждения этого и определения различных физических свойств Хиггса необходимы дальнейшие наблюдения бозон. Доказательства в поддержку этого возросли до такой степени, что Нобелевская премия по физике 2013 года была присуждена Питеру Хиггсу и Франсуа Энглерту. Поскольку физики определяют свойства бозона Хиггса, это поможет им более полно понять физические свойства самого поля Хиггса.

Одним из лучших объяснений поля Хиггса является это от Брайана Грина, представленное в эпизоде ​​PBS от 9 июля. Чарли Роуз Шоу, когда он появился в программе с физиком-экспериментатором Майклом Тафтсом, чтобы обсудить объявленное открытие бозона Хиггса:

Масса - это сопротивление, которое объект оказывает изменяемой скорости. Вы берете бейсбол. Когда вы бросаете его, ваша рука чувствует сопротивление. Удар, ты чувствуешь это сопротивление. Точно так же и для частиц. Откуда приходит сопротивление? И была выдвинута теория, что, возможно, пространство было заполнено невидимым «материалом», невидимым "меласса" "вещи", и когда частицы пытаются пройти через патоку, они чувствуют сопротивление, липкость. Это та липкость, откуда их масса... Это создает массу ...

... это неуловимые невидимые вещи. Вы этого не видите. Вы должны найти способ получить к нему доступ. И предложение, которое сейчас, похоже, приносит свои плоды, заключается в том, что если вы будете хлопать вместе протоны, другие частицы, на очень, очень высоких скоростях, что и происходит на Большом адронном коллайдере... Вы хлопаете частицами вместе на очень высоких скоростях, вы можете иногда перемешивать мелассу, а иногда выкидывать мелкую крупинку мелассы, которая была бы частицей Хиггса. Итак, люди искали это маленькое пятнышко частицы, и теперь похоже, что оно было найдено.

Если результаты LHC получатся, тогда, когда мы определим природу поля Хиггса, мы получим более полную картину того, как квантовая физика проявляется в нашей вселенной. В частности, мы получим лучшее понимание массы, что, в свою очередь, может дать нам лучшее понимание гравитации. В настоящее время Стандартная модель квантовой физики не учитывает гравитацию (хотя она полностью объясняет другиефундаментальные силы физики). Это экспериментальное руководство может помочь физикам-теоретикам отточить теорию квантовая гравитация это относится к нашей вселенной.

Это может даже помочь физикам понять таинственную материю в нашей вселенной, называемую темной материей, которую нельзя наблюдать, кроме как через гравитационное воздействие. Или, возможно, большее понимание поля Хиггса может дать некоторое представление о отталкивающей гравитации, продемонстрированной темная энергия это, кажется, пронизывает нашу наблюдаемую вселенную.