希格斯玻色子到底是什么?

由:乔纳森Atteberry

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你好,希格斯吗?你在那里么?全世界都想知道。
约翰内斯·西蒙/盖蒂图片社

粒子物理学通常很难与政治和名人八卦对于头条新闻,但是希格斯玻色子已经过度关注了。然而,这正是2012年7月4日发生的事情,尽管如此,当CERN的科学家们宣布他们发现了一种表现出他们期望HIGGS BOSON表现的粒子的粒子时。也许是着名的玻色子的宏大和争议绰号,“上帝粒子”一直保持媒体出口嗡嗡声。然后,Higgs玻色子对宇宙中所有群众负责的有趣可能性也是捕捉到想象力。或者也许我们只是兴奋地了解更多关于我们世界的信息,我们知道如果HIGGS BOSON确实存在,我们将更多地解开谜团。

然而,为了真正理解希格斯玻色子是什么,我们需要检验描述宇宙运行方式的最著名的理论之一:宇宙标准模型.模型是通过粒子物理,一个充满物理学家的领域,致力于将复杂的宇宙减少到最基本的积木。这是一个挑战,我们几个世纪以来一直在解决,我们已经取得了很大的进步。首先,我们发现原子,然后是质子,中子和电子,最后夸克和百氏(更晚)。但宇宙不仅包含物质;它还包含对此问题起诉的力量。标准模型让我们更有洞察力,而不是我们拥有的任何其他理论的物质和力量。

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我们的整个宇宙是由12种不同的物质粒子和4种力组成的[来源:欧洲核研究组织].在这12个粒子中,你会遇到6个夸克和6个轻子。夸克组成质子和中子,而原子的成员勒斯顿家族包括电子和电子中微子,它的中性电荷对等物。科学家认为轻子和夸克是不可分割的;你不能把它们分解成更小的粒子。除了所有这些粒子,标准模型还包括四种力:重力电磁,强而弱。

就理论而言,标准模型非常有效,除了它无法适应重力。有了它,物理学家们在某些粒子被经验验证前几年就预测到了它们的存在。不幸的是,这个模型还有一个缺失的部分——希格斯玻色子。它是什么?为什么标准模型所描述的宇宙必须运转?让我们找出答案。

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希格斯玻色子:谜团的最后一块

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宇宙的基本力量

事实证明,科学家们认为这四种基本力中的每一种都有相应的载体粒子,或者博龙,这在物质上行事。这是一个坚硬的概念来掌握。我们倾向于将力量视为神秘的努力,跨越存在和虚无之间的线路,但实际上,他们就像本身一样真实。

一些物理学家用神秘锚定的重量描述了玻色子橡皮筋到产生它们的物质粒子。使用这种类比,我们可以思考瞬间瞬间捕获掉掉的颗粒,但同样能够与附着在其他玻体附接的其他橡皮筋(并在该过程中赋予力)缠结。

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科学家们认为四种基本玻色子中每一种都有自己独特的玻色子。例如,电磁场依赖于光子将电磁力传递给物质。物理学家们认为希格斯玻色子可能有类似的功能——但它本身传递质量。

没有希格斯玻色子的干扰物质就不能有质量吗?不是按照标准模型。但物理学家已经找到了解决方案。如果所有的粒子都没有固有质量,而是通过通过一个场获得质量呢?这个领域,被称为希格斯场可以以不同的方式影响不同的粒子。光子可以不受影响地滑过,而W玻色子和Z玻色子则会因质量而陷入困境。事实上,假设希格斯玻色子存在,任何有质量的东西都是通过与占据整个宇宙的全能希格斯场相互作用而获得质量的。就像标准模型所涵盖的其他场一样,希格斯粒子需要一个载体粒子来影响其他粒子,而这个载体粒子就是我们所知的希格斯玻色子。

2012年7月4日,科学家们在大型强子对撞机(LHC)宣布发现他们发现了一种表现出Higgs Boson应该表现的方式的粒子。结果,同时以高度确定性发布,仍然有些初步。一些研究人员在调查结果中呼叫粒子“HIGGSLIKE” - 以及数据 - 站起来更审查。无论如何,这一发现可以迎来关于我们宇宙的快速发现。

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更大的链接

  • 费米实验室的对撞机探测器"在CDF寻找标准模型希格斯玻色子"(2012年1月13日)http://www-cdf.fnal.gov/PES/higgs_pes/higgs_plain_english.html
  • 欧洲核研究组织。“失踪的希格斯粒子”。2008.http://user.web.cern.ch/public/en/Science/Higgs-en.html
  • 欧洲核研究组织。“宇宙的食谱。”2008.(2012年1月13日)http://user.web.cern.ch/public/en/science/recipe-en.html
  • 欧洲核研究组织。“标准包。”2008.(2012年1月13日)http://user.web.cern.ch/public/en/science/standardmodel-en.html
  • Exploratorium.edu。《起源:欧洲核子研究中心:希格斯玻色子》2000.(2012年1月13日)http://www.exploratorium.edu/origins/cern/ideas/higgs.html
  • 加德纳,劳拉。“物理学家们说他们即将发现希格斯玻色子的史诗。”布兰代斯大学。2011年12月13日。(2012年1月13日)http://www.brandeis.edu/now/2011/december/particle.html
  • 丽莎格罗斯曼。“LHC看到了轻量级HIGGS博斯的暗示。”2011年12月13日。(2012年1月13日)http://www.newscientist.com/article/dn21279-lhc-sees-hint-of-lightweight-higgs-boson.html
  • Krauss,劳伦斯。“什么是Higgs Boson,为什么重要?”2011年12月13日。(2012年1月13日)http://www.newscientist.com/article/dn21277- what -is-the-higgs-boson-and- why-does-it-matter.html?full=真的
  • Nave,R.“Higgs Boson”。格鲁吉亚州立大学。(2012年1月13日)http://hyperphysics.phy -astr.gsu.edu/hbase/forces/higgs.html
  • Quigg,Chris。“粒子物理:Higgs Boson的究竟是什么?为什么物理学家都确保它确实存在?”费米国家加速器实验室。(2012年1月13日)http://lutece.fnal.gov/drafts/higgs.html
  • 林康,保罗。“‘大爆炸’实验开始得很好。”英国广播公司。9月10日,2008年。(2012年1月13日)http://news.bbc.co.uk/2/hi/7604293.stm
  • 林康,保罗。“LHC:HIGGS BOSON'可能已瞥见'。”BBC。2011年12月13日。(2012年1月13日)http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-16158374
  • 样本,伊恩和詹姆斯·安德森。“什么是希格斯玻色子?”《卫报》。2011年12月13日。(2012年1月13日)http://www.guardian.co.uk/science/2011/dec/13/higgs-boson-lhc-explained

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