ما هو هذا الشيء الذي نواصل سماعه - هيجز بوسون ، ولماذا هو مهم؟
قيل أن أفضل طريقة للتعلم هي التدريس. وإذا قمت بذلك بشكل صحيح ، ربما ، ربما فقط ، سأفهم الأمر بشكل أفضل قليلاً بحلول نهاية الحلقة.
أود أن أكون واضحًا أن هذا الفيديو مخصص لمن تتلألأ عيناه في كل مرة تسمع فيها مصطلح بوزون هيجز. أنت تعرف أنه نوع من الجسيمات ، جائزة نوبل ، الكتلة ، بلاه بلاه. لكنك لا تفهم حقًا ما هو وسبب أهميته.
أولاً ، لنبدأ بالنموذج القياسي. هذه هي في الأساس قوانين فيزياء الجسيمات كما يفهمها العلماء. يشرحون كل الأمر والقوى التي نراها من حولنا. حسنًا ، في معظم الأمر ، هناك بعض الألغاز الكبيرة التي سنناقشها عندما نتعمق في هذا الأمر.
لكن الشيء المهم الذي يجب فهمه هو أن هناك فئتين رئيسيتين: الفرميونات والبوزونات.
الفرميونات مهمة. هناك البروتونات والنيوترونات التي تتكون من كواركات ، وهناك اللبتونات غير القابلة للتجزئة ، مثل الإلكترونات والنيوترينوات. معي حتى الآن؟ كل ما يمكنك لمسه هو هذه الفرميونات.
البوزونات هي الجسيمات التي تنقل قوى الكون. ربما يكون الشخص الذي تعرفه هو الفوتون ، الذي ينقل القوة الكهرومغناطيسية. ثم هناك الغلوون ، الذي ينقل القوة النووية القوية والبوزونات W و Z التي تنقل القوة النووية الضعيفة.
اللغز رقم 1 ، الجاذبية. على الرغم من أنها واحدة من القوى الأساسية للكون ، لم يكتشف أحد جسيم بوزوني ينقل هذه القوة. لذا ، إذا كنت تبحث عن جائزة نوبل ، فابحث عن بوزون جاذبية وهو ملكك. إثبات أن الجاذبية لا تحتوي على بوزون ، ويمكنك أيضًا الحصول على جائزة نوبل. في كلتا الحالتين ، هناك جائزة نوبل لك.
مرة أخرى ، هذا هو النموذج القياسي ، ويصف بدقة قوانين الطبيعة كما نراها من حولنا.
كان مفهوم الكتلة من أكبر الألغاز التي لم تحل في الفيزياء. لماذا أي شيء لديه كتلة على الإطلاق ، أو الجمود؟ لماذا يحدد مقدار "الأشياء" المادية في شيء ما مدى سهولة تحركه ، أو مدى صعوبة إيقافه؟
في الستينيات ، توقع الفيزيائي بيتر هيجز أنه يجب أن يكون هناك مجال ما يتخلل كل المساحة ويتفاعل مع المادة ، نوعًا ما مثل سمكة تسبح في الماء. كلما زاد كتلة الجسم ، زاد تفاعله مع حقل هيجز.
ومثل القوى الأساسية الأخرى في الكون ، يجب أن يحتوي حقل هيجز على بوزون مناظر لتوصيل القوة - هذا هو بوزون هيجز.
الحقل نفسه غير قابل للكشف ، ولكن إذا استطعت بطريقة ما اكتشاف جسيمات هيجز المقابلة ، فيمكنك افتراض وجود المجال.
وهنا يأتي دور مصادم الهادرون الكبير. وظيفة معجل الجسيمات هي تحويل الطاقة إلى مادة ، عبر الصيغة e = mc2. من خلال تسريع الجسيمات - مثل البروتونات - إلى سرعات ضخمة ، فإنها تمنحها كمية هائلة من الطاقة الحركية. في الواقع ، في تكوينها الحالي ، تحرك LHC البروتونات إلى 0.999999991c ، وهي أبطأ حوالي 10 كم / ساعة من سرعة الضوء.
عندما يتم تحطم حزم الجسيمات التي تتحرك في اتجاهين متعاكسين معًا ، فإنها تركز كمية هائلة من الطاقة في حجم صغير من الفضاء. هذه الطاقة تحتاج إلى مكان ما لتذهب حتى تتجمد كمادة (شكرا أينشتاين). كلما زادت الطاقة التي يمكنك اصطدامها ، زادت الجسيمات الضخمة التي يمكنك إنشاؤها.
وهكذا ، في عام 2013 ، سمحت المصادم LHC للفيزيائيين أن يتمكنوا أخيرًا من تأكيد وجود Higgs Boson عن طريق ضبط طاقة التصادمات إلى المستوى الصحيح تمامًا ، ثم الكشف عن سلسلة من الجسيمات التي تحدث عندما تتحلل بوزون هيجز.
لأنه تم الكشف عن الجسيمات الصحيحة ، يمكنك افتراض وجود بوزون هيجز ، وبسبب هذا ، يمكنك افتراض وجود مجال هيجز. جوائز نوبل للجميع.
قلت أن هناك بعض الألغاز المتبقية. كانت الجاذبية واحدة بالطبع ، ولكن هناك المزيد. الحقيقة هي أن الفيزيائيين يعرفون الآن أن الأمر الذي وصفته هو في الحقيقة مجرد جزء بسيط من الكون بأكمله. يقدر علماء الكونيات أن 4٪ فقط من الكون هو المادة الباريونية العادية التي نعرفها.
23 ٪ أخرى هي المادة المظلمة ، و 73 ٪ أخرى هي الطاقة المظلمة. لذلك لا يزال هناك الكثير من الألغاز التي تجعل الفيزيائيين مشغولين لسنوات.
وهكذا ، في عام 2013 ، كشف مصادم هادرون الكبير الجسيمات التي توقعها الفيزيائيون لمدة 50 عامًا. ثبت أخيرا وجود آخر جزء من النموذج القياسي ، ونحن على وشك فهم ما هو 4٪ من الكون. 96 ٪ الأخرى (أوه ، والجاذبية) ، لا تزال لغزا كاملا.
يقوم الفيزيائيون بتوجيه المصادم LHC إلى مستويات أعلى وأعلى من الطاقة ، للبحث عن جسيمات أخرى ، لفهم المادة المظلمة ، ومعرفة ما إذا كان بإمكانهم توليد ثقوب سوداء مجهرية. هذه الأداة العظيمة لديها الكثير من العلوم لتكشفها ، لذا ابق متيقظًا.
هذا هو هيجز بوسون باختصار. اسمحوا لي أن أعرف ما إذا كانت هناك مفاهيم أخرى في فيزياء الجسيمات ترغب في التحدث عنها. ضع أفكارك في التعليقات أدناه.
بودكاست (صوتي): تنزيل (المدة: 6:17 - 5.8 ميجابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
بودكاست (فيديو): تنزيل (المدة: 6:40 - 78.9 ميغابايت)
اشترك: ابل بودكاست | أندرويد | RSS
