Hvordan Higgs Boson Giver Ting Masse

{h1}

Higgs-partiklen giver alt andet i universets masse ved at formidle interaktioner med et sirupagtigt stof kaldet higgs-feltet. Her er hvad det betyder.

Den berygtede Higgs-partikel har en vigtig opgave: Det giver alle de andre elementære partikler deres masse. Uden det, ville de - vi - glide rundt frækt ved lysets hastighed, for fodløs for at danne atomer. Men hvordan gør Higgs det?

I stedet for ligninger har fysikere en tendens til at forklare processen med hensyn til sport og sirup.

For det første erhverver hver af de elementære partikler sit unikke sæt attributter ved at interagere med usynlige enheder kaldte felter. Ligesom fodboldbaner er disse store faser, hvorpå enkeltpersoner (det være sig elektroner eller kører ryggen) dash denne vej og det, og lejlighedsvis bash sammen. Men i modsætning til fodboldbaner er fysikens felter tredimensionelle og strækker sig uendeligt i alle retninger.

Et sådant felt er det elektromagnetiske (EM) felt - den slags, du kan føle nær polerne i en rød og sølv bar magnet, men som faktisk eksisterer overalt hele tiden. Hver partikel interagerer med EM-feltet på en måde, der afhænger af dens elektriske opladning. For eksempel har elektroner, hvis ladning er -1, en tendens til at bevæge sig gennem feltet mod de positive ender af stangmagneter og at klumpe sammen med positivt ladede protoner.

Som et sportsfelt med tilhørende bold har hvert felt af fysik en tilsvarende partikel. EM-feltet er for eksempel forbundet med fotonet eller lysets partikel. Denne korrespondance udspiller sig på to måder: For det første, når EM-feltet er "spændt", betyder det, at dets energi er opsvundet på et bestemt sted, er denne opblussen i sig selv en foton.

For det andet, når partikler interagerer med EM-feltet (for eksempel når de trækkes mod den modsat ladede ende af en magnet) oplever de marken ved at absorbere og udsende en konstant strøm af "virtuelle fotoner" - fotoner, der øjeblikkeligt kommer ind og udelukkende for at formidle partikelfeltinteraktionen.

Der findes også et Higgs-felt. Det giver partikler masse. [Hvordan vejer du et atom?]

Bortset fra masløse fotoner og gluoner, "får alle elementære partikler deres masse fra deres interaktioner med [Higgs] -feltet, ligesom at blive" bremset "ved at passere gennem en tyk sirup," forklarede James Overduin, en fysiker ved Towson University i Maryland.

Nogle partikler har en hårdere tid trudging gennem det sirupede Higgs-felt end andre, og som følge heraf er de tungere. Det er imidlertid ikke kendt, hvorfor visse partikler, såsom den ekstremt corpulente topkvark, er tusinder gange mere besat af Higgs-feltet end lette partikler, såsom elektroner og neutrinos. "Teoretikere har søgt efter en eller anden måde at forudsige [partikel] masser fra første principper. Der er endnu ikke overbevisende teori," sagde John Gunion, forfatter af "The Higgs Hunter's Guide" (Basic Books, 1990) og en professor i fysik ved University of California, Davis. [Er der Higgs Bosons i rummet?]

Men her er hvor Higgs-partiklen kommer ind: Ligesom fotonen medierer vekselvirkning med EM-feltet og selv er en excitation af EM-feltet, medierer Higgs-partiklen interaktioner med Higgs-feltet og er i sig selv en excitation af Higgs-feltet.

Partikler trækker sig gennem Higgs-feltet ved at udveksle virtuelle Higgs-partikler med den. Og en ægte Higgs partikeloverflader, når marken bliver spændt, som en slyngens slyngel. Påvisning af en sådan slosh (dvs. partiklen) er, hvordan fysikere kan være sikre på, at sirupen (dvs. feltet) eksisterer. "Du er nødt til at få nok energi til at excitere feltet, så det ligner en partikel til os. Ellers ved vi ikke, at feltet er der," fortalte Craig Blocker, en Higgs-jagningsfysiker ved Brandeis University, Livets Little Mysteries.

Men fordi Higgs-partiklen er ekstremt høj energi (eller ækvivalent meget tung), er det svært at spekulere Higgs-feltet nok til at skabe en. Det er her, hvor Large Hadron Collider kommer ind: ved at smadre sammen prototoner med høj hastighed, genererer den nok saft til at sluse det sirupede Higgs-felt rundt om og om igen og producere Higgs bosoner.

Følg Natalie Wolchover på Twitter @nattyover. Følg Life's Little Mysteries på Twitter @ llmysteries. Vi er også på Facebook og Google+.


Video Supplement: So what IS the Higgs boson?.




Forskning


To-Leder Delfin Vaskes Op På Tyrkisk Strand
To-Leder Delfin Vaskes Op På Tyrkisk Strand

Forskere Tænker På Hvordan Bobler Formes
Forskere Tænker På Hvordan Bobler Formes

Videnskab Nyheder


Videnskab Og Den Katolske Kirke: En Turbulent Historie
Videnskab Og Den Katolske Kirke: En Turbulent Historie

Fakta Om Berkelium
Fakta Om Berkelium

Tæt På! Tilfældige Pufferfish Diners All Recover
Tæt På! Tilfældige Pufferfish Diners All Recover

Hvad Lyder Solsystemet Til? Podcast Explores Science Of Noise
Hvad Lyder Solsystemet Til? Podcast Explores Science Of Noise

Selvmordstanker Højest I Utah, National Survey Finds
Selvmordstanker Højest I Utah, National Survey Finds


DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com