04.10.2013

Метафорическое представление бозона Хиггса

What Is the Higgs?

В 2013 году Питер Хиггс совместно с Франсуа Энглером был удостоен Нобелевской премии по физике за "теоретические работы, позволившие объяснить появление массы у элементарных частиц". Related Article »

Что такое бозон Хиггса?

Иллюстрации: Нигель Холмс, перевод: Ло

Что представляет собой поле Хиггса?

Это довольно сложно описать так, чтобы Вы могли его сразу представить, поэтому обычно используют всевозможные сравнения и метафоры.

Некоторые сравнивают поле Хиггса с чем-то в роде космической патоки...

Некоторые сравнивают поле Хиггса с чем-то в роде космической патоки... затягивающей в себя все, что оказывается на достаточно близком расстоянии.

Но нам кажется, что наиболее наглядно поле Хиггса можно представить через образ заснеженной равнины...

Лыжник, легко скользящий по снежному покрову, испытывает незначительное сопротивление на снегу...

Женщина в снегоступах, передвигаясь по снегу, испытывает затруднения уже в большей степени, чем лыжник.

Мужчина в тяжелых ботинках с трудом бредет, проваливаясь в снег на каждом шагу...

В то время как птица совершенно беспрепятственно пролетает над белой равниной.

Поле Хиггса подобно нашему снежному полю...

Но вместо несчетого количества снежинок, поле Хиггса состоит из множества элементарных частиц - хиггсонов....

Частицы, которые взаимодействуют с полем Хиггса, имеют массу...

Подобно нашему лыжнику, электроны слабо взаимодействуют с полем Хиггса...

Они обладают очень малой массой.

Подобно обутым в снегоступы людям, кварки, из которых состоят адроны, в частности, протон и нейтрон, взаимодействуют с полем сильнее.

Они имеют несколько большую массу.

W- и Z-бозоны продираются сквозь поле Хиггса, как люди в тяжелых ботинках, погрязшие в снегу.

Их масса в тысячи раз больше.

Фотоны, глюоны совершенно не взаимодействуют с полем.

Они безмассовые.

Пятьдесят лет назад физики понятия не имели, почему некоторые частицы имеют массу, а другие частицы - нет.

Поэтому они придумали бозон Хиггса, и искали его до настоящего времени...

Неуловимую, недостающую Снежинку в нашей теории падающего снега...

В поисках "частицы Бога"

Представьте, что Вы никогда не видели снега, точнее говоря, снежинки.

А теперь попробуйте доказать ее существование посредством исследования, зондирования талого снега, шуги и испаряемой влаги при его растапливании.

Вы не можете увидеть бозон Хиггса,

и ни один из датчиков и приборов не может уловить, выделить из поля Хиггса бозоны, которыми оно сформировано.

В течение 50 лет физики работали над созданием более крупных и более мощных ускорителей

В течение 50 лет физики работали над созданием более крупных и более мощных ускорителей

для возгонки, разделения и определения получаемых в экспериментах частиц.

В Большом адронном коллайдере в ЦЕРНе, протоны разогняют до скорости, близкой к скорости света, во встречных направлениях

в результате их столкновения происходит мощный взрыв.

в результате их столкновения происходит мощный взрыв.

Протоны сталкиваются, разрушая друг друга,
это сопровождается высвобождением колоссальной энергии.

Но Эйнштейн говорит нам, что Масса и есть Энергия,

Но Эйнштейн говорит нам, что Масса и есть Энергия,

и в соответствии с законами физики, Энергия не может быть уничтожена.

Образовавшиеся частицы разлетаются струями из огненного эпицентра взрыва,

Образовавшиеся частицы разлетаются струями из огненного эпицентра взрыва,

происходит обратная свертка энергии в крошечные, слабо различимые спектры масс.

Множество датчиков и сенсеров по всему коллайдеру отслеживают и анализируют трэки и другие данные по исследуемым частицам,

трэки, температура, плотность образованной энергии и другие данные по исследуемым частицам фиксируются постоянно

миллион раз,

миллион раз,

и даже десятки миллионов раз,

миллион раз,

и даже десятки миллионов раз,

в секунду... Необходимо фиксировать данные с такой частотой на протяжении долгого времени...

будьте терпеливы и внимательны, ведь вы ищите нечто очень редкое.

Один раз на несколько миллиардов столкновений,

внезапно появляется бозон Хиггса.

Этот момент не может быть зафиксирован непосредственно сразу и однозначно точно,
Поэтому по случаю рождения бозона Хиггса не удастся тут же открыть шампанское и устроить празднество.

Хиггсон неустойчив

и распадается на каскад частиц.

После триллионов столкновений эти фрагменты, детектирующие бозоны Хиггса, могут накопиться в статистических данных и сформировать соответствующий пик на диаграмме.

Чем больше данных,
тем более выраженным становится этот пик

Чем больше данных,
тем более выраженным становится этот пик

и более интенсивным,
с учетом фона, статистических ошибок
и погрешностей.

Открытие было сделано!

След, доказывающий существование бозона Хиггса, был обнаружен.

Иллюстрации: Нигель Холмс, перевод: Ло

Графика: Джонатан Курум, Алисия ДеСантис,Ксакюин Г.В. и Джош Уильямс



Логин

Пароль