2012年7月宣布的大型强子对撞机发现的证据希格斯玻色子。科学家们欢欣鼓舞。研究人员鼓掌。物理学家们哭了。大型强子对撞机的铁杆粉丝哭了,但其他人大多站在周围咖啡制造商在工作中说,“因此,我们可以穿越时空的感觉现在,对吗?”
只要看一看它的喘不过气来的媒体报道和图片的物理学家在瑞士畅饮香槟,外行很容易找出,发现希格斯粒子是一个大问题。但到底,大不了和我们的小生活有点棘手的回答。到底是什么意思,从实际意义吗?
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首先,让我们建立一个小背景的大型强子对撞机(LHC)和实验总的来说,它在欧洲核研究组织进行。(我们将确定它的缩写欧洲核子研究中心,诚实有意义如果你要旧名称的组织和讲法语)。简而言之,大型强子对撞机加速质子接近光速的速度,然后碰撞在一起。碰撞产生了不是大爆炸,但一笔很小的爆炸——一个非常小的宇宙是什么样子秒后开始。
在那些时刻后质子撞击在一起,他们不只是相互反弹。的能量引起的爆炸让我们看到很多重粒子。他们是极其短暂的,他们仍然衰变为其他粒子在微秒。但这些极小的碎片可以开始回答大物理问题。希格斯玻色子是一个这样的粒子,这让科学家们的膝盖。
希格斯玻色子并不“解释”物理,也不是理解宇宙的关键。如果物理是一个巨大的拼图,找到希格斯粒子可能会帮助我们建立有一个谜一样的船的图片,但它仍然不适合所有的碎片拼到一起,甚至让我们知道船或有多少件。18新利最新登入也许这似乎有点虎头蛇尾的东西有时被称为“上帝粒子”,这或许可以解释为什么物理学家听到这个词和畏缩。希格斯粒子可能是最重要的物理发现我们这一代,但这并不意味着我们知道为什么我们在这里或者是什么。
但足够的希格斯不是什么。让我们进入很酷的东西,希格斯告诉我们,在我们进入实际的“使用”可能来自其发现。
最明显的答案,什么是希格斯已经为我们做了到目前为止,它提供了证据表明,希格斯场的存在。在你伤心,痛苦地抱怨的回答,像警察搭档,并邀请我们加入你的俱乐部同义反复,听到我们。物理学家一直难以解释为什么他们的方程只有有意义如果某些粒子没有质量——当,事实上,粒子问题确实有一个可观测的质量。
他们的理论是,希格斯场的存在:一个汤给基本粒子质量的希格斯玻色子。这不是玻色子是喂颗粒大量的淀粉和脂肪;这是场本身——完全渗透到宇宙粒子运动速度较慢,让他们聚集并创建问题。考虑一个大理石鞭打快蛋糕锡倾斜。一层厚厚的粉添加到锅里,突然间大理石劳动通过谷物。
你会明白为什么这个解决方案是有吸引力的。漂亮的方程不需要改变,因为粒子仍有可能质量同时也承认,事实上,在某种程度上获得质量。
这里的理论和实验在一起。通过拆散分开质子为了研究,中引发类似宇宙大爆炸的事件科学家能够找到一个粒子,表现得就像他们预测希格斯粒子。换句话说,在一段时间内我们只能慷慨的一刹那,物理学家可以看到一点爆炸后的碎片一定路径表明其行为不同于已知的粒子。它的质量和衰变模式使它脱颖而出的阵容可能希格斯嫌疑犯。
正如我们前面说的,找到希格斯玻色子主要意味着我们现在有证据证明希格斯场。(毕竟,你至少需要一粒沙子证明存在一个海滩)。和证明希格斯场的存在是一个巨大的一步解释宇宙如何获得质量。18新利最新登入
而重要的是要记住,希格斯只给质量基本粒子(如电子和夸克,这并不意味着对你和我都是一样(来源:欧洲核子研究中心]。问题的核心是:宇宙没有希格斯粒子的存在,无法形成原子和分子。相反,电子和夸克在光的速度只会一闪而过,像光子。他们会永远无法形成任何类型的复合物质。所以宇宙是无质量的。我们就不会存在,也不会以任何形式任何我们认识。
寻找希格斯粒子也会很长一段路要解释为什么物理学的标准模型——最重要的理论,它描述了宇宙的最小的部分,是正确的。每个粒子在标准模型预测发现,-希格斯粒子。所以,发现希格斯粒子是很长一段路要证实这个理论是正确的。
但是,记得我们说只有有一个知道我们拼图的主题吗?完成标准模型可能会允许我们组合在一起更多的难题,但这并不意味着完成拼图本身。这是因为标准模型没有给我们任何的描述引力,也不回答我们的任何问题关于暗物质和暗能量——和那些占宇宙的96%[来源:杰哈]。那么简单地说,我们已经发现希格斯粒子的存在——证实了标准模型——并没有真正给我们比一大堆新思想存在超越它。
更糟糕的是,这些想法之一——超对称性——很快就精疲力竭了,因为发现希格斯粒子。超对称说,每个基本粒子都有一个超级搭档,团结力和物质和暗物质的基础甚至可能或能量。不幸的是,大型强子对撞机时找不到那些搭档预测表明它应该能够检测他们(来源:杰哈]。所以希格斯的一个实用的“使用”,就可能导致科学家重新思考理论超越标准模型。
但不喜欢你幸运的傻瓜。记住,当电磁波第一次被发现是在19世纪,我们不知道他们最终会帮助我们听棒球赛,核武器冷冻玉米煎饼或让我们整天盯着我们的iphone。同时发现希格斯玻色子可能没有任何明显的应用程序,他们可能只是一个“尤里卡!”去。
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