Największy Na Świecie Niszczyciel Atomów Może Pomóc Wyjaśnić, Skąd Bierze Się Masa

{h1}

W dwóch nowych wynikach znaleziono kwark górny wyprodukowany wspólnie z bozonem higgsa, a proces ten może pomóc wyjaśnić, w jaki sposób cząstki podstawowe uzyskują swoją masę.

Dzisiaj jest dobry dzień dla fizyki.

Dwa nowe wyniki opublikowane dzisiaj (4 czerwca) wykazały, że bozon Higgsa wyskakuje wraz z najcięższą cząsteczką, jaką kiedykolwiek odkryto. Wyniki mogą pomóc nam lepiej zrozumieć jeden z najbardziej podstawowych problemów fizyki - dlaczego materia ma masę.

Odkrycia zostały opublikowane na konferencji Large Hadron Collider Physics 2018 w Bolonii we Włoszech. Odkrycia dokonano niezależnie w dwóch eksperymentach (aparat toroidalny LHC lub ATLAS i kompaktowy solenoid muona lub CMS) z wykorzystaniem danych zarejestrowanych w Large Hadron Collider (LHC), zlokalizowanym w laboratorium CERN w Szwajcarii. Wyniki te są publicznie dostępne w dwóch artykułach, jednym przedłożonym do publikacji i jednym właśnie opublikowanym.

Polowanie na masę

Polowanie na Higgsa i początki mas mają fascynującą historię. W 1964 r. Kilka grup naukowców, w tym brytyjski fizyk Peter Higgs i belgijski fizyk Francois Englert, przewidzieli, że masa podstawowych cząstek subatomowych powstaje w wyniku interakcji z polem energetycznym zwanym teraz polem Higgsa. Pole energetyczne przenika wszechświat. Cząsteczki, które bardziej wchodzą w interakcje z polem, są bardziej masywne, podczas gdy inne mało oddziałują z polem, a niektóre wcale. Konsekwencją tego przewidywania jest to, że powinna istnieć subatomowa cząstka zwana bozonem Higgsa. [6 Implikacji znalezienia bozonu Higgsa]

Po prawie 50 latach poszukiwań naukowcy z LHC znaleźli bozon Higgsa w 2012 roku. Za udane przewidywanie Higgs i Englert podzielili Nagrodę Nobla z fizyki w 2013 roku.

Najcięższą znaną podstawową cząsteczką subatomową jest górny kwark, odkryty w 1995 r. W Fermilab, położonym na zachód od Chicago. Istnieje sześć znanych kwarków. Dwa są stabilne i znajdują się w centrum protonów i neutronów. Pozostałe cztery są niestabilne i powstają tylko w akceleratorach dużych cząstek. Pojedynczy kwark ma masę porównywalną z atomem wolframu.

Nieuchwytny pomiar

W dzisiejszym ogłoszeniu naukowcy opisali klasę zderzeń, w której najwyższa para materia kwark / antymateria powstała równocześnie z bozonem Higgsa. Zderzenia te pozwalają naukowcom bezpośrednio zmierzyć siłę interakcji między bozonami Higgsa a górnymi kwarkami. Ponieważ interakcja cząstki z polem Higgsa nadaje cząsteczce jej masę, a ponieważ kwark górny jest najbardziej masywną podstawową cząstką subatomową, bozon Higgsa oddziałuje najsilniej z kwarkiem górnym. W związku z tym tego rodzaju interakcje są idealnym laboratorium, w którym można przeprowadzić szczegółowe badania początków masy.

Ten pomiar był szczególnie trudny. Odkrycie bozonu Higgsa w 2012 roku wiązało się tylko z kilkoma zderzeniami. Zderzenia, w których jednocześnie wytwarzane są zarówno bozony Higgsa, jak i górne kwarki, zdarzają się tylko w 1 procentach zderzeń, w których powstaje bozon Higgsa. Jeśli uwzględnimy różnorodność sposobów rozkładania się najlepszych kwarków, ta analiza wymagała dziesiątek niezależnych analiz, w które zaangażowane były setki badaczy. Analizy zostały następnie połączone w jeden pomiar. To było bardzo trudne osiągnięcie.

Przed tym pomiarem nie było możliwe bezpośrednie zmierzenie siły oddziaływania górnego kwarku i bozonów Higgsa. Bozony Higgsa mają masę 125 GeV (miliard elektronowoltów), a górny kwark ma masę 172 GeV. Tak więc, najwyższa para kwark / antykwark ma masę 344 GeV, która jest większa niż masa bozonu Higgsa. Dlatego bozon Higgsa nie może rozpaść się na najwyższą parę kwark / antykwark.
Zamiast tego powstaje górna para kwark / antykwark i jedna z tych dwóch cząstek emituje bozon Higgsa. Każdy górny kwark rozpada się na trzy cząstki, a bozon Higgsa na dwie. Tak więc po rozpadzie cząstek w detektorze znajduje się osiem różnych produktów rozpadu, które należy poprawnie przypisać. To bardzo złożony zestaw danych. [Dziwne kwarki i muony, oh mój! Najmniejsze cząsteczki natury wypreparowane]

To także bardzo rzadki rodzaj interakcji. Naukowcy przeszli przez kwadrylion (10 podniesionych do 15 mocy) zderzeń między parami protonów, aby zidentyfikować garstkę zderzeń o wymaganych właściwościach.

Pozostałe tajemnice

Podczas gdy odkrycie bozonu Higgsa i późniejsze pomiary prowadzą badaczy do przekonania, że ​​teoria po raz pierwszy spisana w 1964 r. Przez Higgsa i Englerta i innych jest poprawna, pozostają pewne znaczące tajemnice. Wśród nich: Dlaczego bozon Higgsa ma masę, którą ma? I dlaczego w ogóle istnieje pole Higgsa?
Przede wszystkim fakt, że teoria Higgsa nie jest motywowana głębszymi ramami teoretycznymi. Jest po prostu dodany. W najprostszej formie Model Standardowy (który jest wiodącą teorią oddziaływań subatomowych) przewiduje, że wszystkie podstawowe cząstki subatomowe są bezmasowe. Jest to sprzeczne z pomiarami. Teoria Higgsa została dodana do modelu standardowego, podobnie jak teoretyczna pomoc bandażowa. Ponieważ teoria Higgsa może wyjaśnić masę tych cząstek, teoria Higgsa została teraz uwzględniona w Modelu Standardowym.

Ale nadal jest to Band-Aid, a to niezadowalający stan rzeczy. Być może badając interakcje między bozonami Higgsa a cząsteczkami, z którymi najsilniej oddziałują, odkryjemy pewne zachowania, które wskazują na głębszą i bardziej wyjaśniającą teorię.

Ponadto wartość liczbowa masy bozonu Higgsa jest nieco tajemnicą. Pole Higgsa nadaje masę podstawowym cząsteczkom subatomowym, w tym samemu bozonowi Higgsa. Jednak historia jest bardziej skomplikowana. Z powodu efektów mechaniki kwantowej bozon Higgsa może tymczasowo przekształcić się w inne cząstki subatomowe, w tym w górny kwark. Podczas gdy bozon Higgsa jest w tym stanie transmutowanym, te tymczasowe cząsteczki mogą oddziaływać z polem Higgsa, a tym samym pośrednio zmieniać masę bozonu Higgsa. Jeśli wziąć pod uwagę te efekty, przewidywana i mierzona masa bozonu Higgsa jest w dzikim sporze. Jest to paląca tajemnica dla współczesnej fizyki i, miejmy nadzieję, lepsze pomiary interakcji bozonów Higgsa rzucą światło na tę zagadkę.

Chociaż dzisiejsze ogłoszenie dotyczy tylko niewielkiej liczby kolizji, w których powstają kwarki górne i bozony Higgsa, w przyszłości będzie można badać ten proces ze znacznie większą precyzją. LHC działa doskonale, ale do końca 2018 r. Dostarczy tylko 3 procent danych, które ma dostarczyć. Pod koniec 2018 r. LHC zostanie zamknięty na dwa lata z powodu modernizacji i remontów. W 2021 r. Zderzacz wznowi działalność z zemstą, działając do 2030 r. W tym okresie naukowcy spodziewają się, że zarejestrują 30 razy więcej danych, niż zostaną zebrane do końca tego roku.

Trudno wiedzieć, co znajdziemy. LHC i powiązane detektory są niezwykłymi technologiami i jest prawdopodobne, że dostarczą jeszcze więcej danych, niż przewidywano. Przy tak dużej ilości danych jest całkiem możliwe, że naukowcy odkryją jakieś nowe zjawisko, które nie zostało odkryte, ale będzie wymagało przepisania podręczników.
To nie jest gwarancja, ale jedno jest pewne: dzisiejsze ogłoszenie wytycza jasną ścieżkę do lepszego zrozumienia początków masy.

Pierwotnie opublikowany w WordsSideKick.com.

Uwaga redaktora: Don Lincoln jest badaczem fizyki w Fermilab. Jest autorem książki „Wielki zderzacz hadronów: niezwykła historia bozonu Higgsa i innych rzeczy, które zawalą ci umysł” (Johns Hopkins University Press, 2014), a także wyprodukował serię filmów z zakresu edukacji naukowej. Śledź go na Facebooku. Opinie wyrażone w tym komentarzu należą do niego.

Największy Na Świecie Niszczyciel Atomów Może Pomóc Wyjaśnić, Skąd Bierze Się Masa

FAQ - 💬

❓ Ile bomb atomowych wystarczy do zniszczenia świata?

👉 Niestety, a właściwie "stety", nie jesteśmy w stanie zniszczyć Ziemi naszą bronią atomową. Według szacunkowych obliczeń do fizycznego rozerwania naszej planety potrzebowalibyśmy o wiele więcej takich 100-megatonowych bomb. Około stu. Stu trylionów.

❓ Jaka jest najsilniejsza bomba na świecie?

👉 Car-bomba (ros. Царь-бомба, ozn. AN602 lub RDS-220) – największa dotąd zdetonowana lotnicza bomba wodorowa. Jej moc według źródeł amerykańskich wynosiła około 58 megaton, według źródeł rosyjskich (dostępnych po 1992 roku) 50 megaton.

❓ W jakim promieniu niszczy bomba atomowa?

👉 2. Czerwona strefa: promień 1,46 km – ekstremalnie silna fala uderzeniowa, niszcząca niemal całą infrastrukturę naziemną. Szanse na przeżycie zerowe.

❓ Co może zniszczyć bomba atomowa?

👉 Co zatem jest siłą niszczącą bomby atomowej? Mamy pięć czynników, które oddziałują na ludzi oraz infrastrukturę. To fala uderzeniowa, promieniowanie cieplne, promieniowanie przenikliwe, impuls elektromagnetyczny, promieniotwórcze skażenie terenu.

❓ Ile razy użyto bomb atomowych?

👉 Okiełznanie energii atomowej jest jednym z najważniejszych osiągnięć ludzkości. I chociaż bomb atomowych w praktyce użyto jedynie dwa razy, to wystarczyło, by zaniechać planów na rozpoczęcie kolejnego konfliktu na skalę globalną.

❓ Ile bomb atomowych jest na Ziemi?

👉 Według stanu na styczeń 2023 roku łączna liczba głowic nuklearnych na świecie wynosiła 12 512, z czego 9576 sztuk było gotowych do użycia, to o 86 więcej niż przed rokiem - wynika z opublikowanego w poniedziałek raportu Sztokholmskiego Międzynarodowego Instytutu Badań nad Pokojem (SIPRI).


Suplement Wideo: .




Badania


Odcięta Głowa Olbrzymiego 40 000-Letniego Wilka Odkrytego W Rosji
Odcięta Głowa Olbrzymiego 40 000-Letniego Wilka Odkrytego W Rosji

Jak Okablowanie Mózgu Wpływa Na Interakcje Społeczne
Jak Okablowanie Mózgu Wpływa Na Interakcje Społeczne

Science News


Badanie Sugeruje, Że Pozostanie W Szkole Pomogłoby Ludziom Żyć Dłużej
Badanie Sugeruje, Że Pozostanie W Szkole Pomogłoby Ludziom Żyć Dłużej

Najbardziej Inspirujące Cuda Natury W Ameryce
Najbardziej Inspirujące Cuda Natury W Ameryce

The Quantified Self: Jak Śledzący Obsesję Na Punkcie Danych Pchają Się W Kierunku Zdrowszego Życia
The Quantified Self: Jak Śledzący Obsesję Na Punkcie Danych Pchają Się W Kierunku Zdrowszego Życia

Milion-Letnie Bąbelki Ujawniają Najstarszą Migawkę Klimatu Antarktydy
Milion-Letnie Bąbelki Ujawniają Najstarszą Migawkę Klimatu Antarktydy

Dlaczego Bolesne Wspomnienia Pozostają
Dlaczego Bolesne Wspomnienia Pozostają


PL.WordsSideKick.com
Wszelkie Prawa Zastrzeżone!
Kopiowanie Jakichkolwiek Materiałów Pozostawiono Tylko Prostanovkoy Aktywny Link Do Strony PL.WordsSideKick.com

© 2005–2024 PL.WordsSideKick.com