2012年7月,全世界与希格斯玻色子(Higgs Boson)面对面:闪闪发光的小光在我们的屏幕上跳舞,如小叮当。等等,那是不对的。
虽然物理学家跳起来很高兴地“看到”希格斯玻色子 - 构成希格斯领域的难以捉摸的粒子,允许粒子获得质量 - 事实是,他们实际上看到了一堆数字,图形和一般数据他们发现希格斯玻色子被发现。甚至说“被检测到”也应该得到一些解释。
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如报道,收集的数据是确定性的5-sigma水平。您可能已经听说“ 5- sigma”表明著名的玻色子不存在350万个机会。但不是那么快。与许多物理新闻一样,它比这更复杂。五个sigma的信心水平实际上意味着,即使没有希格斯粒子,也有350万个机会,CERN员工也会看到相同的结果。换句话说,一个实验发现希格斯的机会有350万个机会,即使不存在这种粒子,也会提出似乎可以证实它的结果。
因此,如果科学家在CERN(欧洲核研究组织)不希望看到类似于“彼得·潘(Peter Pan)”的舞台作品中的道具的东西,他们在寻找什么?长期以来,物理学家对电子和夸克等颗粒具有质量的事实感到困惑。他们并不是在塑造组成原子和分子的小家伙。只是他们对对称宇宙的数学表示,除非粒子是无质量的,否则并没有真正起作用[来源:格林]。
彼得·希格斯(Peter Higgs)和他的一些物理学家有一个主意。与其试图弄清如何修改所有这些方程式并设计以与载有质量的粒子一起使用,不如保持数学并添加以下假设:粒子在对它们施加阻力的字段中运行?如果是这样,我们可能会在此“场”中找到一种物质,该物质通过产生电阻来增加粒子的质量。想象一下苍蝇在空中嗡嗡作响。它的拉链很好,直到遇到强烈的逆风。突然,我们的快速,小苍蝇感觉很重。因此,当我们的粒子穿过希格斯字段时,它们就会与它们相处。
当然,物理学家并没有完全在寻找我们所有人都在不注意的情况下游泳的某种通用枫糖浆。相反,他们正在寻找可能构成Higgs领域的粒子,他们认为如果他们只能在此之后重新创建条件,他们的搜索可能会成功大爆炸。在这种情况下,我们可以看到诸如夸克和舔之类的东西如何飞来飞去,以及还创建了诸如希格斯玻色子之类的东西来提供质量,使它们能够将它们凝结成质子等复合颗粒[来源:STFC]。
大型强子对撞机就像是纳斯卡(NASCAR)的赛道,用于群质质子(还有一些重离子)。这些质子朝着将近17英里(27公里)圆圈附近的相反方向拉链,并互相碰到数百万次[来源:格林]。当它们碰撞时,复合颗粒将其喷成较小的部分 - 夸克和叶子。创造的能量可以使我们能够看到碰撞中产生的非常重的颗粒。
在这里,我们开始“看到” Higgs Boson之类的东西。LHC中的探测器测量了从质子碰撞中烟花烟花的颗粒的能量和电荷。探测器没有缩小的紫罗兰 - LHC最大的紫罗兰是82英尺(25米)高且同样宽的紫色。他们需要变得那么大,因为巨型磁铁用于弯曲粒子的路径
如果我们弯曲磁场中粒子的路径,我们可以看到它们的反应方式不同 - 有些具有很高动量的人仍会直线延伸,那些动量较低的人会紧密螺旋螺旋[来源:库恩]。因此,动量是研究人员和物理学家在对特定粒子的身份困惑时可以研究的一条有用的信息。
探测器中的跟踪设备也很方便。跟踪设备记录了电子信号,即粒子通过检测器静止,这又允许计算机对粒子路径的图形表示。
检测器中的热量表也有助于识别。量热计测量粒子碰撞后损失的能量,并吸收检测器中的颗粒。然后,物理学家可以研究从颗粒发出的辐射,这有助于他们确定特定颗粒的一些更独特的标识符[来源:库恩]。
那么希格斯玻色子是什么样的?好吧,讨厌令人失望,但最重要的是我们看不到它。这是一个小粒子,伙计。不要发疯。我们看到的是图形。和数据。所有嘈杂的数据详细介绍了粒子路径,能量,衰减产物以及更多的探测器,并合成为冷的硬数。这些数字表明发生了“过多的事件”,表明希格斯存在[来源:库恩]。
现在不要太失望。Cern的好人知道我们想要什么:显示Higgs Boson表示的漂亮图片。如果您确实想查看碰撞的图形模拟,请查看CERN网站,以获取一些(非常令人满意的)表示Higgs在Action In In Action [来源:库恩]。
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