Hva er det vi hører om - Higgs Boson, og hvorfor er det viktig?
Det er blitt sagt at den beste måten å lære på er å undervise. Og hvis jeg gjør dette riktig, kanskje, bare kanskje, vil jeg forstå det litt bedre mot slutten av episoden.
Jeg vil gjerne være tydelig på at denne videoen er for personen hvis øyne glor over hver gang du hører uttrykket Higgs boson. Du vet at det er en slags partikkel, nobelpris, masse, bla bla. Men du får ikke virkelig hva det er og hvorfor det er viktig.
La oss først starte med standardmodellen. Dette er egentlig lovene til partikkelfysikk slik forskere forstår dem. De forklarer all saken og kreftene vi ser rundt oss. Vel, det meste av saken er det noen store mysterier, som vi vil diskutere når vi kommer dypere inn i dette.
Men det viktige å forstå er at det er to hovedkategorier: fermionene og bosonene.
Fermions er saken. Det er protonene og nøytronene som består av kvarker, og det er leptonene, som er udelelige, som elektroner og nøytrinoer. Med meg så langt? Alt du kan berøre er disse fermionene.
Bosonene er partiklene som kommuniserer kreftene fra universet. Den du sannsynligvis er kjent med er fotonet, som kommuniserer den elektromagnetiske kraften. Så er det gluonen, som kommuniserer den sterke atomkraften og W- og Z-bosonene som kommuniserer den svake atomkraften.
Mystery nummer 1, gravitasjon. Selv om det er en av de grunnleggende kreftene i universet, har ingen oppdaget en bosonpartikkel som formidler denne styrken. Så hvis du leter etter en nobelpris, finn en gravitasjonsboson og den er din. Bevis at tyngdekraften ikke har en boson, og du kan også få en nobelpris. Uansett er det en nobelpris i den for deg.
Igjen, dette er standardmodellen, og den beskriver naturlovene nøyaktig slik vi ser dem rundt oss.
Et av de største uløste mysteriene i fysikk var begrepet masse. Hvorfor har noe masse i det hele tatt, eller treghet? Hvorfor definerer mengden fysiske “ting” i et objekt hvor lett det er å komme i bevegelse, eller hvor vanskelig det er å få det til å stoppe?
På 1960-tallet spådde fysiker Peter Higgs at det må være et slags felt som gjennomsyrer all plass og samhandler med materie, liksom en fisk som svømmer gjennom vann. Jo mer masse et objekt har, jo mer samhandler det med dette Higgs-feltet.
Og akkurat som de andre grunnleggende kreftene i universet, bør Higgs-feltet ha en tilsvarende boson for å kommunisere styrken - dette er Higgs-bosonet.
Selve feltet er ikke påviselig, men hvis du på en eller annen måte kunne oppdage de tilsvarende Higgs-partiklene, kan du anta eksistensen av feltet.
Og det er her Large Hadron Collider kommer inn. Jobben med en partikkelakselerator er å konvertere energi til materie, via formelen e = mc2. Ved å akselerere partikler - som protoner - til enorme hastigheter, gir de dem en enorm mengde kinetisk energi. Faktisk, i sin nåværende konfigurasjon, flytter LHC protoner til 0.999999991c, som er omtrent 10 km / t saktere enn lysets hastighet.
Når stråler av partikler som beveger seg i motsatte retninger krasjer sammen, konsentrerer den en enorm mengde energi i et lite romvolum. Denne energien trenger et sted å gå, så den fryser ut som materie (takk Einstein). Jo mer energi du kan kollidere, jo mer massive partikler kan du lage.
I 2013 tillot LHC fysikere endelig mulighet til å bekrefte tilstedeværelsen av Higgs Boson ved å stille inn energien fra kollisjonene til nøyaktig riktig nivå og deretter oppdage kaskaden av partikler som oppstår når Higgs bosoner forfaller.
Fordi de riktige partiklene blir oppdaget, kan du anta tilstedeværelsen av Higgs boson, og på grunn av dette kan du anta tilstedeværelsen av Higgs-feltet. Nobelpriser for alle.
Jeg sa at det var noen få mysterier igjen; tyngdekraften var selvfølgelig en, men det er noen få til. Realiteten er at fysikere nå vet at saken jeg beskrev egentlig bare er en brøkdel av hele universet. Kosmologer anslår at bare 4% av universet er den normale baryoniske saken som vi er kjent med.
Ytterligere 23% er mørk materie, og ytterligere 73% er mørk energi. Så det er fortsatt mange mysterier å holde fysikere opptatt i årevis.
Og slik, i 2013, endte Large Hadron Collider endelig opp partikkelen som fysikere hadde spådd i 50 år. Den siste delen av standardmodellen ble endelig bevist å eksistere, og vi er nærmere på å forstå hva 4% av universet er. De andre 96% (oh, og tyngdekraften), er fortsatt et totalt mysterium.
Fysikere svever opp LHC til høyere og høyere nivåer av energi, for å søke etter andre partikler, for å forstå mørk materie og se om de kan generere mikroskopiske sorte hull. Dette mektige instrumentet har mye mer vitenskap å avsløre, så følg med.
Det er Higgs Boson i et nøtteskall. Gi meg beskjed om det er andre konsepter i partikkelfysikk du vil snakke om. Sett ideene dine i kommentarene nedenfor.
Podcast (lyd): Last ned (Varighet: 6:17 - 5.8MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
Podcast (video): Last ned (Varighet: 6:40 - 78,9 MB)
Abonner: Apple Podcasts | Android | RSS
