bosonul Higgs

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Notă despre dezambiguizare.svg Dezambiguizare - „particulei lui Dumnezeu“ se referă aici. Dacă sunteți în căutarea pentru cartea 1993, a se vedea particula lui Dumnezeu: Dacă Universul este întrebarea, Care este răspunsul? .
bosonul Higgs
Candidate Higgs Evenimentele din ATLAS și CMS.png
Compoziţie Particulă elementară
Familie Bosoni
Interacțiuni Gravitational , slab , puternic
Simbol H 0
Teorizat P. Higgs , F. Englert , R. Brout , G. Guralnik , CR Hagen , T. Kibble ( 1964 )
Descoperire Large Hadron Collider ( 2011 de - anul 2013 )
Proprietăți fizice
Masa 125.35 ± 0,15 GeV / c2 (CMS 2019) [1]
Viața medie 1,56 × 10 -22 s
Incarcare electrica 0 și
Sarcina de culoare Și
A învârti 0

Bosonul Higgs este un elementar , masiv bosonul scalar asociat cu câmpul Higgs, care joacă un rol fundamental în Modelul Standard prin dând masă la particule elementare . Mai mult decât atât, bosonul Higgs garantează consistența teoriei , care fără aceasta ar conduce la o mai mare probabilitate de calcul decât una pentru unele procese fizice.

Acesta a fost teoretizat în 1964 și detectat pentru prima dată în 2012 în ATLAS și CMS experimente, realizat cu LHC accelerator la CERN [2] . În 2013 Peter Higgs și François Englert au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru descoperirea lor.

Istorie

Ar trebui făcută o distincție între mecanismul Higgs și bosonul Higgs. Introdus în 1964, mecanismul Higgs a fost teoretizat de fizicianul britanic Peter Higgs , și în mod independent de către François Englert , Robert Brout (acești doi cercetători lucrează la o idee de Philip Anderson ), Gerald Guralnik , CR Hagen și Thomas Kibble (toate aceste fizicieni, a rămas relativ în umbra lui Petru Higgs, au fost acordate în 2010 pentru contribuția lor), dar numai publicația Higgs menționat în mod explicit, într-o notă finală, posibila existență a unei noi bosonul. El a adăugat această notă , după un prim proiect a fost respins de Physics Letters revista, înainte de a retrimite lucrarea la Physical Review Letters . [3] [4] mecanismul Higgs bozonului și au fost ulterior încorporate în Modelul Standard, într - o descriere a forța slabă ca o teorie gauge , independent de Steven Weinberg și Abdus Salam în 1967.

Sakurai Award 2010: Kibble, Guralnik, Hagen, Englert, și Brout. În panoul din dreapta Higgs .

Bosonul Higgs are propria sa masă , a căror valoare nu este prevăzută de Modelul Standard. Măsurători indirecte din determinările parametrilor electroslabe au dat indicații că cele mai multe valori probabile erau încă relativ scăzute, [5] într - o gamă accesibilă LHC de la CERN . Multe modele supersimetrice, de asemenea, a prezis că cea mai mică masă posibilă a bosonul Higgs a fost în jurul valorii de 120 GeV sau mai puțin, în timp ce teoria dă o limită maximă de aproximativ 200 GeV ( ≈3.5 × 10 -25 kg).

Cercetarea directă efectuate la LEP a făcut posibilă excluderea valori mai mici decât 114.5 GeV . [6] Până în 2002, acceleratoare de particule au ajuns la energii de până la 115 GeV. Cu toate că un număr mic de evenimente înregistrate ar fi putut fi interpretate ca fiind cauza bosonii Higgs, dovezile disponibile încă neconcludente. Începând din 2001, căutarea bosonului Higgs ar fi mutat în Statele Unite, studiind ciocnirile înregistrate la acceleratorul Tevatron de la la Fermilab . Datele colectate acolo au făcut posibil să se excludă existența unui boson Higgs cu o masă cuprinsă între 160 și 170 GeV / c2 .

Geant4 simulare a unui eveniment într - un accelerator de particule care ar trebui să genereze un boson Higgs

După cum sa menționat, era de așteptat ca LHC - ul , care , după o lungă pauză a început colectarea de date din toamna anului 2009, ar putea confirma existența acestui bosonul. La data de 13 decembrie 2011, într - un seminar la CERN , o serie de date de la ATLAS și CMS experimente a fost ilustrat, coordonat de fizicieni Fabiola Gianotti și Guido Tonelli , care a identificat bosonul Higgs într - un interval de energie între 124 și 126 GeV cu o probabilitate aproape 99% [7] [8] [9] [10] [11] [12] . În timp ce această valoare a fost cu siguranță considerabilă, fizica particulelor comunității impune ca, înainte de o descoperire poate fi anunțat în mod oficial, o probabilitate de eroare din cauza întâmplării sau p-valoare este atinsă (elementul imprevizibil principal în acest caz este reprezentat de fluctuațiile). Cuantică ) care nu depășește 0,00006% (o valoare de 5 în ceea ce privește abaterile standard , de asemenea , indicate cu sigma litera grecească ) [13] .

La 05 aprilie 2012, în ring cu el se execută lui De 27 de km sub granița dintre Elveția și Franța , energia maximă atinsă vreodată de 8 trilioane de electron - volți a fost atins ( 8 TeV ). [14] Datele suplimentare achiziționate a făcut posibilă pentru a ajunge la precizia necesară și la 4 iulie 2012, într - o conferință a avut loc la CERN auditoriu, Peter Higgs, purtătorii de cuvânt ai celor două experimente, Fabiola Gianotti pentru experimentul ATLAS și Joseph Incandela pentru The CMS experiment, a anuntat descoperirea unei particule compatibile cu bosonul Higgs, cu o masă în jur de 126,5 GeV / c 2 pentru ATLAS [15] și 125,3 GeV / c 2 pentru CMS [16] .

Descoperirea a fost confirmată oficial pe 06 martie 2013, în cadrul unei conferințe organizate de fizicieni CERN La Thuile . Cu toate acestea, datele referitoare la caracteristicile parcelei sunt încă incomplete. [17] . La 8 octombrie 2013, Peter Higgs și François Englert au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru descoperirea mecanismului Higgs.

După doi ani de pauză tehnică, în iunie 2015 LHC a reluat experimentele cu o energie de 13 TeV , se apropie de maximul așteptat de 14 TeV și permițând noi măsurători pentru a completa caracteristicile bosonului Higgs.

Bosonul Higgs (câmp) și teoria electroslabe

Bosonul Higgs este cuantumul uneia dintre componentele unui complex câmp scalar , care este câmpul Higgs. Ea are de la zero de spin (este o bosonul scalar ), este propria antiparticulă și este chiar sub o CP simetrie de operare.

Conform teoriei predominante cosmologică, câmpul Higgs pătrunde tot spațiul gol din univers în orice moment. În momentele inițiale (în ceea ce privește o miliardime de secundă) după Big Bang, acest domeniu ar fi trecut printr - un proces de condensare tahionice , achiziționează un non-zero , valoare vid așteptare care să -și asume un rol fundamental, declanșând un „mecanism“ care dă masă la bosonii vectoriale W și Z și bosonul Higgs în sine ( în timp ce fotonii rămâne fără masă) și , prin urmare , provocând ruperea spontană a electroslab simetria gauge . Mecanismul Higgs astfel concepută este mai simplu capabil să dea în masă la bozoni gauge , asigurând compatibilitatea cu teoriile gauge .

Intrând mai în detaliu, câmpul Higgs este format din doua domenii complexe: dublet izospin slab ( SU (2) L grup de simetrie) și slab hypercharge singlet ( U (1) grupa Y) cu o valoare hypercharge egală cu +1; rezultă că domeniul cu un al treilea component al izospin slab + ½ are o sarcină electrică +1, în timp ce celălalt (izospin -½) este neutru. Presupunând, așa cum sa menționat deja, că componenta reală a câmpului neutru, a cărui corespunde particulelor la bosonul Higgs, are un non-zero valoare așteptări în vid și , prin urmare , generează o simetrie, cele trei câmpuri reale rămase (două din câmpul încărcat și una formată de partea imaginară a câmpului neutru) ar fi trei bozoni Goldstone , prin definiție , fără masă și scalare (adică , cu 1 grad de libertate ). Dar , din moment ce , prin mecanismul Higgs, câmpurile gauge sunt cuplate la câmpurile Higgs prin derivații de covarianță , bosonii Goldstone devin componentele longitudinale ale W +, W - și Z 0 bozoni , care, prin urmare , trecerea de la 2 la 3 grade de polarizare libertate, câștig de masă.

După cum sa menționat deja, Modelul Standard nu prezice valoarea masei bosonului Higgs. Deoarece valoarea identificată experimental este între 115 și 180 GeV , teoria este valabilă în toată energia scalează până la scara Planck (10 16 TeV). Cea mai mare valoare energetică permisă de teorie în absența bosonul Higgs (sau alt mecanism electroslab simetrie de rupere) ar fi în schimb ipoteza în jur de 1,4 TeV; dincolo de acest punct de Modelul Standard ar deveni incoerentă , deoarece unitaritatea probabilistă ar fi încălcate în unele imprastiere procese. În special, schimbul de bosoni Higgs elimină tendința inconsistente la energii înalte ale amplitudinii de probabilitate în împrăștierea elastică a componentelor longitudinale a două bosoni W.

Boson Higgs (câmp) și masa fermion

Masa de leptoni , de asemenea , derivă direct din mecanismul Higgs. Câmpul Higgs ar fi de asemenea responsabil pentru quarc masa prin extinderea „mecanismului“ la interacțiunea Yukawa : când câmpul Higgs, conform teoriei, capătă o valoare nenulă vid așteptare, aceasta determină, menținând întotdeauna gabaritul compatibilitate, ruperea spontană a simetriei chirale , cu apariția în Lagrangianului unui termen care descrie, în modul de câmp (fără cuantificare a acestuia), masa corespunzătoare fermion . În comparație cu mecanismul Higgs corespunzătoare a interacțiunii electroslabe , a cărui parametri au interpretări teoretice clare, de „ Yukawa mecanismul“ este mult mai puțin predictivă ca sunt introduse ad - hoc parametrii acestui tip de interacțiune în Modelul Standard.

modele alternative

Modelele au fost dezvoltate în care multe caracteristici teoretice ale sectorului Higgs în Modelul Standard poate fi reprodus prin introducerea unui sector suplimentar dimensional, sau în orice caz, printr-o extensie a simetriei electroslab. Astfel de modele, pe care încearcă să găsească alternative la mecanismul Higgs, sunt cunoscute ca modele Higgsless . [18] [19]

În cultura de masă

Bosonul Higgs a devenit cunoscută publicului larg și mass - media , de asemenea , sub numele de „Particula lui Dumnezeu“, care derivă din titlul de Leon Lederman lui populara carte de fizica "particula lui Dumnezeu: Dacă Universul este raspunsul, Care este întrebarea? „publicat în 1993. Acest titlu derivat dintr - o schimbare de editorul porecla de“ particula Fir „(particula blestemata), ales inițial de autor în referire la dificultatea identificării sale [20] . Higgs a spus că nu a împărtășit această expresie, găsind - o potențial jignitoare față de oamenii de credință religioasă [21] .

Notă

  1. ^ CERN 2019
  2. ^ ATLAS - Observarea unei noi particule în căutarea Modelul Standard bosonul Higgs cu detectorul ATLAS de la LHC (PDF), pe arxiv.org. Adus de 2013-03-09.
  3. ^ Higgs Peter (2007). „Preistorie bozonului Higgs“. Comptes Rendus Fizic 8: 970-972. doi: 10.1016 / j.crhy.2006.12.006
  4. ^ Vittorio Del Duca (2008), un ceai cu Peter Higgs (PDF), Asimetriile N.8, INFN webzine, iunie 2009.
  5. ^ [Hep-ph / 9810288v2] Limita indirectă de pe Modelul Standard Bosonul Higgs în masă din Fermilab de precizie, LEP și SLD date
  6. ^ http://pdg.lbl.gov/2007/tables/gxxx.pdf
  7. ^ „Particula lui Dumnezeu“ amprenta găsit pe ansa.it. Adus de 13 decembrie 2011.
  8. ^ Physics: Cern, boson Higgs, semnale ce indică de la 'Dumnezeu particula' , pe adnkronos.com . Adus de 13 decembrie 2011.
  9. ^ Căutare CMS pentru modelul standard al bosonului Higgs în datele LHC din 2010 și 2011 , CERN, 13 decembrie 2011. Accesat la 13 decembrie 2011 .
  10. ^ Detectoare acasă pe bosonul Higgs , Nature News, 13 decembrie 2011.
  11. ^ Experimentul ATLAS prezintă cea mai recentă stare de căutare Higgs , CERN, 13 decembrie 2011. Adus 13 decembrie 2011 (arhivat din original la 6 ianuarie 2012) .
  12. ^ ATLAS și CMS experimente actuale Higgs statutul de căutare , CERN, 13 decembrie 2011. Adus de 13 decembrie 2011 (arhivate din original la 14 decembrie 2011).
  13. ^ Științele, n. 521, ianuarie 2012.
  14. ^ Http://daily.wired.it/news/scienza/2012/04/05/lhc-record-energie-bosone-36521.html .
  15. ^ Cele mai recente rezultate de la bosonul căutare arhivării 7 iulie 2012 la Internet Archive .
  16. ^ Rezultate CMS
  17. ^ Sursa: ANSA site - ul, 06 martie 2013 ( bosonul Higgs este cel prezis de teoria - - ANSA.it )
  18. ^ C. Csaki și C. Grojean și L. Pilo și J. Terning, Către un model realist de Higgsless electroslabe rupere de simetrie , în Physical Review Letters, vol. 92, 2004, p. 101802.
  19. ^ C. Csaki și C. Grojean și L. Pilo și J. Terning, teorii gauge pe un interval: unitaritatea fără Higgs , în Physic Review, D69, 2004, p. 055006.
  20. ^ Știință / bosonul Higgs, de la „blestemat“ la „Particula lui Dumnezeu“ , pe firstonline.info. Adus la 11 ianuarie 2012 .
  21. ^ Descoperirea „particula lui Dumnezeu“ acum universul este mai stabil , pe repubblica.it, 04 iulie, 2012. Adus de 05 iulie 2012.

Bibliografie

Eseuri populare

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Thesaurus BNCF 55655 · LCCN (RO) sh89005038 · GND (DE) 4209328-4 · BNF (FR) cb123974191 (data)
Fizică Portalul fizicii : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu fizica
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Bosone_di_Higgs&oldid=122354422 “