O čem to je, o čem dál slyšíme - Higgsův boson, a proč je to důležité?
Bylo řečeno, že nejlepším způsobem, jak se učit, je učit. A pokud to udělám správně, možná, jen možná, pochopím to trochu lépe na konci epizody.
Chtěl bych si ujasnit, že toto video je pro osobu, jejíž oči se lesknou pokaždé, když uslyšíte termín Higgsův boson. Víte, je to nějaký druh částice, Nobelova cena, mše, bla bla. Ale vy opravdu nedostanete, co to je a proč je to důležité.
Nejprve začněme se standardním modelem. To jsou v podstatě zákony částicové fyziky, jak jim vědci rozumí. Vysvětlují všechny záležitosti a síly, které vidíme všude kolem nás. Ve většině věcí existuje několik velkých záhad, o nichž budeme diskutovat, jak se k tomu dostaneme hlouběji.
Důležité však je pochopit, že existují dvě hlavní kategorie: fermiony a bosony.
Fermiony jsou hmota. Existují protony a neutrony, které jsou tvořeny kvarky, a jsou tu i leptony, které jsou nedělitelné, jako jsou elektrony a neutrina. Zatím se mnou? Všechno, čeho se můžete dotknout, jsou tyto fermiony.
Bosony jsou částice, které komunikují síly vesmíru. Ten, kterého pravděpodobně znáte, je foton, který sděluje elektromagnetickou sílu. Pak je tu gluon, který komunikuje silnou jadernou sílu a W a Z bosony, které komunikují slabou jadernou sílu.
Tajemství číslo 1, gravitace. Ačkoli je to jedna ze základních sil vesmíru, nikdo neobjevil bosonovou částici, která tuto sílu komunikuje. Pokud tedy hledáte Nobelovu cenu, najděte gravitační boson a je to vaše. Dokažte, že gravitace nemá bosona, a můžete také získat Nobelovu cenu. V každém případě pro vás existuje Nobelova cena.
Toto je opět standardní model a přesně popisuje přírodní zákony, jak je vidíme kolem nás.
Jedním z největších nevyřešených záhad ve fyzice byl pojem hmoty. Proč má vůbec něco masa nebo setrvačnost? Proč množství fyzických „věcí“ v objektu definuje, jak snadné je pohybovat se, nebo jak těžké je zastavit?
V 60. letech minulého století fyzik Peter Higgs předpovídal, že musí existovat nějaké pole, které prostupuje celým prostorem a interaguje s hmotou, něco jako ryba plavající se vodou. Čím více hmoty má, tím více interaguje s tímto Higgsovým polem.
A stejně jako ostatní základní síly ve vesmíru, i Higgsovo pole by mělo mít odpovídající boson, který bude komunikovat sílu - toto je Higgsův boson.
Pole samotné je nedetekovatelné, ale pokud byste mohli nějak detekovat odpovídající Higgsovy částice, mohli byste předpokládat existenci pole.
A tady přichází Velký Hadron Collider. Úkolem urychlovače částic je přeměnit energii na hmotu pomocí vzorce e = mc2. Tím, že urychlí částice - jako protony - k obrovským rychlostem, dají jim obrovské množství kinetické energie. Ve skutečnosti v současné konfiguraci LHC pohybuje protony na 0,999999991c, což je asi o 10 km / h pomalejší než rychlost světla.
Když se paprsky částic pohybujících se v opačných směrech narazí společně, soustředí obrovské množství energie do malého objemu prostoru. Tato energie potřebuje někam jít, takže mrzne jako hmota (díky Einsteinovi). Čím více energie můžete srazit, tím masivnější částice můžete vytvořit.
A tak v roce 2013 umožnil LHC fyzikům, aby konečně mohli potvrdit přítomnost Higgsova bosonu tím, že vyladili energii srážek přesně na správnou úroveň a poté detekovali kaskádu částic, které se objevují, když se Higgsovy bosony rozkládají.
Protože jsou detekovány správné částice, můžete předpokládat přítomnost Higgsova bosonu, a proto můžete předpokládat přítomnost Higgsova pole. Nobelovy ceny pro všechny.
Řekl jsem, že zbývalo několik záhad; gravitace byla samozřejmě, ale je jich několik. Realita je taková, že fyzici nyní vědí, že záležitost, kterou jsem popsal, je opravdu jen zlomkem celého vesmíru. Kosmologové odhadují, že pouze 4% vesmíru je normální baryonická hmota, se kterou jsme obeznámeni.
Dalších 23% je temná hmota a dalších 73% je temná energie. Stále existuje spousta tajemství, která by fyziky zabrala léta.
A tak v roce 2013 Velký Hadron Collider konečně objevil částici, kterou fyzici předpovídali na 50 let. Poslední kus standardního modelu byl nakonec prokázán, že existuje, a my jsme blíže k pochopení, co 4% vesmíru je. Ostatních 96% (oh a gravitace) je stále naprostým tajemstvím.
Fyzici zahřívají LHC na vyšší a vyšší úrovně energie, hledají jiné částice, rozumějí temné hmotě a sledují, zda mohou vytvářet mikroskopické černé díry. Tento mocný nástroj má mnohem více vědy odhalit, takže zůstaňte naladěni.
To je Higgsův boson v kostce. Dejte mi vědět, jestli existují jiné pojmy ve fyzice částic, o kterých byste chtěli mluvit. Vložte své nápady do komentářů níže.
Podcast (audio): Stáhnout (Trvání: 6:17 - 5,8 MB)
Přihlásit se k odběru: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Stáhnout (Trvání: 6:40 - 78,9 MB)
Přihlásit se k odběru: Apple Podcasts | Android | RSS
