Apa perkara ini yang selalu kita dengar - Higgs Boson, dan mengapa ia penting?
Telah dikatakan bahawa cara terbaik untuk belajar adalah dengan mengajar. Dan jika saya melakukan ini dengan betul, mungkin, mungkin saja, saya akan memahaminya sedikit lebih baik pada akhir episod.
Saya ingin jelas bahawa video ini adalah untuk orang yang matanya berkaca-kaca setiap kali anda mendengar istilah Higgs boson. Anda tahu itu semacam zarah, hadiah Nobel, massa, bla bla. Tetapi anda tidak mendapat apa sebenarnya dan mengapa ia penting.
Pertama, mari kita mulakan dengan Model Piawai. Ini pada dasarnya adalah undang-undang fizik zarah kerana saintis memahaminya. Mereka menerangkan semua perkara dan kekuatan yang kita lihat di sekeliling kita. Sebahagian besar masalah, ada beberapa misteri besar, yang akan kita bincangkan ketika kita mengetahui lebih mendalam mengenai perkara ini.
Tetapi perkara penting untuk difahami ialah terdapat dua kategori utama: fermion dan boson.
Fermion adalah jirim. Ada proton dan neutron yang terdiri dari quark, dan ada lepton, yang tidak dapat dipisahkan, seperti elektron dan neutrino. Dengan saya setakat ini? Semua yang anda boleh sentuh adalah fermion ini.
Boson adalah zarah yang menyampaikan kekuatan Alam Semesta. Yang mungkin anda kenal adalah foton, yang menyampaikan daya elektromagnetik. Kemudian ada gluon, yang menyampaikan kekuatan nuklear yang kuat dan boson W dan Z yang menyampaikan kekuatan nuklear yang lemah.
Misteri nombor 1, graviti. Walaupun ia adalah salah satu kekuatan asas Alam Semesta, tidak ada yang menemui zarah boson yang menyampaikan kekuatan ini. Oleh itu, jika anda mencari Hadiah Nobel, cari boson graviti dan itu adalah milik anda. Buktikan bahawa graviti tidak mempunyai boson, dan anda juga boleh mendapat Hadiah Nobel. Bagaimanapun, ada Hadiah Nobel untuk anda.
Sekali lagi, ini adalah Model Piawai, dan secara tepat menggambarkan hukum alam ketika kita melihatnya di sekitar kita.
Salah satu misteri terbesar yang belum dapat diselesaikan dalam fizik ialah konsep jisim. Mengapa sesuatu mempunyai jisim sama sekali, atau inersia? Mengapa jumlah "barang" fizikal dalam objek menentukan betapa mudahnya bergerak, atau seberapa sukar untuk membuatnya berhenti?
Pada tahun 1960-an, ahli fizik Peter Higgs meramalkan bahawa mesti ada semacam bidang yang meresap ke semua ruang dan berinteraksi dengan bahan, seperti ikan yang berenang melalui air. Semakin banyak jisim objek, semakin banyak berinteraksi dengan medan Higgs ini.
Dan sama seperti kekuatan asas lain di Alam Semesta, medan Higgs harus mempunyai boson yang sesuai untuk menyampaikan kekuatan - ini adalah boson Higgs.
Medan itu sendiri tidak dapat dikesan, tetapi jika anda dapat mengesan partikel Higgs yang sesuai, anda boleh menganggap kewujudan ladang tersebut.
Dan di sinilah Large Hadron Collider masuk. Tugas pemecut zarah adalah menukar tenaga menjadi bahan, melalui formula e = mc2. Dengan mempercepat zarah - seperti proton - ke halaju yang besar, mereka memberi mereka sejumlah besar tenaga kinetik. Sebenarnya, dalam konfigurasi semasa, LHC menggerakkan proton ke 0.999999991c, yang kira-kira 10 km / j lebih perlahan daripada kelajuan cahaya.
Apabila pancaran zarah-zarah yang bergerak ke arah yang berlawanan dihancurkan bersama-sama, ia memusatkan sejumlah besar tenaga ke dalam ruang kecil. Tenaga ini memerlukan tempat untuk pergi sehingga membeku sebagai bahan (terima kasih Einstein). Lebih banyak tenaga yang anda dapat bertabrakan, semakin banyak zarah yang dapat anda hasilkan.
Oleh itu, pada tahun 2013, LHC membenarkan ahli fizik akhirnya dapat mengesahkan kehadiran Higgs Boson dengan menyetel tenaga perlanggaran ke tahap yang tepat, dan kemudian mengesan lata zarah-zarah yang berlaku ketika Higgs boson mereput.
Kerana zarah-zarah yang betul dikesan, anda dapat mengandaikan kehadiran boson Higgs, dan kerana ini, anda dapat menganggap kehadiran medan Higgs. Hadiah Nobel untuk semua orang.
Saya mengatakan ada beberapa misteri yang tersisa; graviti adalah satu, tentu saja, tetapi ada beberapa lagi. Kenyataannya adalah bahawa ahli fizik sekarang tahu bahawa perkara yang saya jelaskan hanyalah sebahagian kecil dari seluruh Alam Semesta. Ahli kosmologi menganggarkan bahawa hanya 4% Alam Semesta adalah perkara baryonik biasa yang kita sudah biasa.
23% lagi adalah bahan gelap, dan 73% lagi adalah tenaga gelap. Oleh itu, masih ada banyak misteri untuk membuat ahli fizik sibuk selama bertahun-tahun.
Oleh itu, pada tahun 2013, Large Hadron Collider akhirnya menghasilkan zarah yang telah diramalkan oleh ahli fizik selama 50 tahun. Bahagian terakhir Model Piawai akhirnya terbukti ada, dan kita lebih dekat untuk memahami apa itu 4% Alam Semesta. 96% yang lain (oh, dan graviti), masih menjadi misteri total.
Ahli fizik menaikkan tahap LHC ke tahap tenaga yang lebih tinggi dan lebih tinggi, untuk mencari zarah lain, untuk memahami bahan gelap, dan melihat apakah mereka dapat menghasilkan lubang hitam mikroskopik. Alat yang hebat ini mempunyai banyak lagi ilmu pengetahuan untuk diungkapkan, jadi nantikan.
Ringkasnya itulah Higgs Boson. Beritahu saya jika ada konsep lain dalam fizik zarah yang ingin anda bicarakan. Masukkan idea anda ke dalam komen di bawah.
Podcast (audio): Muat turun (Tempoh: 6:17 - 5.8MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
Podcast (video): Muat turun (Tempoh: 6:40 - 78.9MB)
Langgan: Podcast Apple | Android | RSS
