september 28, 2022

Nettnord.no

Næringsnett Nord-Troms

Hvordan Higgs-bosonet endret vår forståelse av universet og hvorfor det ødela karrieren til fysikeren som oppdaget det

De 4. juli 2012 Forskere ved Stor Hadron Collider De kunngjorde at de hadde funnet den siste brikken i et puslespill som hadde vært ufullstendig i 48 år.

Stor Hadron Collider Større og mer kompleks Det ble aldri bygget; Stykket han oppdaget er en partikkel av den subatomære verden, og er en av byggesteinene som utgjør alt vi vet.

Det stykket Higgs boson, Og å bekrefte dens eksistens er en av de største prestasjonene til moderne fysikk.

Med oppdagelsen av Higgs-bosonet Standard modellDen beskriver settet med grunnleggende partikler som utgjør alt vi vet og kreftene som får dem til å oppføre seg som sammensatte legobrikker.

Prestasjonen til Large Hadron Collider er kulminasjonen av et eventyr som begynte i 1964 da den britiske fysikeren Peter Higgs publiserte en teori. Han spådde at bosonen måtte eksistere.

I følge Hicks er det det «Den eneste gode ideen» Han var i livet sitt, og først trodde han at teorien hans ikke var noe annet enn ubrukelige beregninger.

Men det som faktisk skjedde var at partikkelen du teoretiserte og kollisjonen senere fant å eksistere, Revolusjonerte vår forståelse av universet.

Den ene gode ideen ga Higgs Nobelprisen i fysikk 2013, ironisk nok, Ødela livet hansSom han selv sier.

I 2022 10 års jubileum Large Hadron Collider oppdaget Higgs-bosonet.

På BBC Mundo snakket vi med to eksperter om hvordan denne lille partikkelen feirer et tiår og hjelper til med å svare på to av menneskehetens største spørsmål: Hvor kommer vi fra og hva er vi laget av?

Standard modell

I lang tid ble atomer antatt å være partikler Veldig grunnleggende Hva er alt laget av?

Vi lærte at disse atomene faktisk består av enda mindre partikler: atomer. Protoner og nøytroner De utgjør kjernen til et atom og elektronene som omgir denne kjernen.

Men i dag vet vi at selv disse protonene og nøytronene kan brytes til partikler. Enda mindre.

Totalt er det oppdaget 17 elementarpartikler, som, når de interagerer med hverandre på grunn av påvirkning av krefter, danner hele universet slik vi kjenner det.

Et sett med 17 partikler og krefter kalles en statisk modell.

Disse partiklene er delt inn i to store familier: fermioner og bosoner.

Fermioner: Hele universet er laget av murstein. De er som legobiter som, avhengig av hvordan de er satt sammen, danner forskjellige atomer. Det er 12 fermioner, som er delt inn i seks kvarker og seks leptoner. Med andre ord: all materie vi kjenner består av en blanding av kvarker og leptoner. Eller mer generelt: alt vi ser er laget av fermioner.

Bosoner: De er partikler som bærer krefter som får fermioner til å samhandle. Det er totalt fem typer bosoner, som hver har en av de tre grunnleggende kreftene som får materie til å samhandle:

READ  Kometen Leonard skinner uventet, og gir den en siste sjanse til å se

1. Gluonet, som bærer den sterke kraften som holder kvarker sammen;

2 og 3. W-boson og Z-boson, som bærer den svake kraften som får kjernen til ett atom til å forfalle og danne et annet atom;

4. Fotoner bærer elektromagnetisk energi.

Det er også en fjerde kraft, kanskje den mest kjente av alle: Tyngdekraften.

Peter Hicks ved Large Hadron Collider, som ligger på grensen til Frankrike og SveitsCERN

Fordi tyngdekraften er så svak på subatomært nivå, kan dens påvirkning ofte neglisjeres, så den er ikke en del av standardmodellen.

På denne måten har vi nesten fullført standardmodellen: en familie av fermioner som samhandler med en familie av bosoner for å danne universet.

Hva er Higgs boson?

Vi har allerede sett 12 fermioner og 4 bosoner, 16 av de 17 fragmentene av standardmodellen.

Vi mangler bare delen som fullfører modellen: Higgs-bosonen.

Higgs-bosonen er nødvendig for å svare på et nøkkelspørsmål: partikler som kvarker og leptoner har massen som utgjør materie. Men hvor får disse partiklene massen sin?

Svaret kalles Higgs-feltet, et usynlig miljø som gjennomsyrer hele universet og gjennomsyrer partiklene som passerer gjennom det med masse.

Det Higgs-feltet inneholder Higgs-bosoner, som frastøter partikler som utgjør materie med masse.

– Oppdagelsen av Higgs-bosonet viste oss at det er en merkelig ting vi alle er fordypet i, kalt Higgs-feltet, sier Frank Close, emeritusprofessor i teoretisk fysikk ved University of Oxford, til BBC Mundo. .

«Som fisk i vann, trenger vi Higgs-feltet,» sier Close, forfatter av boken «Elusive: How Peter Higgs Solved the Mystery of Mass» (bokstavelig oversettelse på spansk).

I 1964 var Peter Higgs en av de første som teoretiserte eksistensen av feltet og den første som forutså at det skulle være en partikkel assosiert med feltet.

Men det var først i 2012, med Large Hadron Collider, at partikkelen vi i dag kaller Higgs-bosonet faktisk ble observert hinsides teori.

Hvorfor er denne oppdagelsen så viktig?

For Saúl Noé Ramos Sánchez, en forsker ved Institutt for fysikk ved National Autonomous University of Mexico, er det tre store milepæler som markerer oppdagelsen av Higgs-bosonet, som representerer vår forståelse av universet.

1. Det ga oss fullstendig kunnskap om de grunnleggende partiklene som utgjør oss

«Alle partiklene som utgjør atomene våre er endelig forstått, inkludert deres forhold til andre partikler,» sier Ramos Sanchez til BBC Mundo.

2. En partikkel i motsetning til alle andre ble oppdaget

Higgs-bosonet ser ikke ut som elektroner eller protoner, og er ansvarlig for visse interaksjoner som fører til kunnskap om massen til disse partiklene.

READ  Forklarer hvorfor Quantic Dream ikke gjør PlayStation-spill eksklusive for 3DJuegos

Det vil si at Higgs-bosonet er nøkkelen som forteller oss hvorfor andre partikler er som de er.

3. Den mest nøyaktige teorien som er tilgjengelig er oppnådd

Ramos Sanchez sier at standardmodellen er «den mest perfekte teorien om menneskeheten».

Dette er den mest nøyaktig kjente teorien.

Close har et lignende poeng: «Med noen få mindre unntak forklarer den ganske godt alt vi ser», sier professoren.

fremtiden

Eksperter er enige om at siden den historiske 4. juli 2012 har det vært et nytt stort gjennombrudd innen partikkelfysikk.

Noen nylige eksperimenter ved Large Hadron Collider og Fermilab, en annen partikkelakselerator i USA, har antydet hva som kan være en ny partikkel eller kraft som tidligere var ukjent.

I så fall kan det reise spørsmål om bærekraftsmodellen.

Resultatene av disse testene er imidlertid ikke avgjørende.

«Etter oppdagelsen av Higgs-bosonet var standardmodellen mer solid enn noe annet,» sier Ramos Sanchez.

Men det er også sant at det er mange spørsmål som Standardmodellen ikke klarer å svare på.

For eksempel forklarer den ikke hva mørk materie er, en mystisk komponent som utgjør 27 % av universet.

Den forklarer ikke hvorfor det er mer materie enn antimaterie i universet eller hvorfor utvidelsen av universet akselererer.

Et annet stort gap: Det klarer ikke å inkludere tyngdekraften.

Om mange av disse gåtene har mange teorier blitt avansert, men Ingen av dem ga noe definitivt svar.

Men det betyr ikke at standardmodellen er feil, sier eksperter.

«Jeg skulle ønske jeg var i krise!» Close sier.

«Hvis det er i krise, vil det gi oss ledetråder om at vi må utvikle en bedre teori som forklarer hva alt dette er,» legger professoren til.

«Det er «problemet» med standardmodellen Det fungerer bra».

«Vi vet at det ikke er en solid teori, men det er en Fullstendig beskrivelse Så langt vi har tilgang til alt.»

Matematikktriks

I følge Close, som intervjuet ham gjennom årene for å skrive biografien hans, fastholder Higgs den bosonen «Det er den eneste gode ideen han noen gang har hatt.»

Faktisk trodde Hicks først at det var hans oppdagelse «Helt verdiløst»Lukk trinn.

«Teoretisk trodde han at han hadde utført et enkelt matematisk triks Fotoner gir masse. Dessuten er ikke Hicks spesielt Velstående.

I hele karrieren skrev han bare 12 artikler, og av de 12 avisene var det bare tre som hadde noe med Higgs-bosonen å gjøre, og de andre UpassendeLukk trinn.

«Etter det fortsatte han ikke å jobbe med det, Han gjorde praktisk talt ingenting annet for den saks skyld.Det var andre, sier professoren, som tok ideene hans og bygde på dem og satte fart på all spenningen som førte til byggingen av Large Hadron Collider.

READ  Hvordan laste ned Instagram-historier: To alternativer for Android og iOS

Hicks Endret ideen om hvordan universet fungererDet er det eneste han noen gang har gjort i livet, sier Kloss.

«Så Higgs-bosonet kan ha vært den eneste gode ideen, men jeg lurer på hvor mange gode ideer noen av oss har?»

Utover papiret

I 1964 var ikke Higgs den eneste som jobbet med det vi nå kjenner som Higgs-feltet.

Samtidig, Andre forskere presenterte studier som peker i denne retningen.

Imidlertid var det bare Hicks som innså at hans matematiske idé var sann, noe som betyr at den faktisk eksisterte. er i naturen Og dette er ikke bare et triks for å løse teoretiske problemer.

«Hans matematiske triks antar at det er noe rart, som er det vi kaller Higgs-feltet,» sier Close.

«Så hvis feltet er ekte, bør vi være det kan oppdagesMåten å oppdage det på er det vi nå kaller Higgs-bosonet.

«Hicks var den eneste som la merke til det, så bosonet eksisterte Han ble behørig døpt i sitt navn.

«Han ødela livet mitt»

Etter at Large Hadron Collider bekreftet eksistensen av Higgs-bosonet i 2012, ble det nesten åpenbart for det vitenskapelige miljøet. Fysikk Nobel I 2013 blir det for Hicks.

Hicks visste at han var favoritten, så 8. oktober 2013, akkurat da den store kunngjøringen var i ferd med å komme ut, ble hans avgjørelse … vil forsvinne.

Han forlot huset sitt og tok buss til en nærliggende by Han tok tilflukt i en bar Nyt en øl.

I et av intervjuene hans spurte Close Hicks hva som skjedde innvirkning Nobel vant.

Svaret er foruroligende.

«Det ødela livet mitt»Hicks fortalte ham.

«Min tilstedeværelse i sammenligning fredelig Det er over, jeg liker ikke denne typen publisitet, det er min stil å jobbe isolert og av og til komme opp med en genial idé”, fortsatte fysikeren.

Den slags forklarer hvorfor han flyktet den dagen Nobel ble annonsert.

Ifølge Close var imidlertid dekselet av motsatt effekt Hicks forventet.

«Hva er mest attraktivt for en journalist?» spør Klaus. «En nobelvinnende person og du er villig til å intervjue ham, eller en nobelvinnende person og vil forsvinne?».

I 2022 er Peter Hicks 93 år gammel og bor i pensjonisttilværelse i Edinburgh, Skottland.

Han bruker ikke internett, kun telefonen, og bor i en bygning uten heis hvor han må ned 84 trappetrinn for å komme til gaten.

For Mudd viser alt dette Flyktig Det endret vårt syn på universet for alltid ved å la Peter Higgs, den berømte bosonen gjemme seg i årevis, for å avsløre seg selv.