希格斯能场的发现

根据苏格兰理论物理学家彼得·希格斯1964年提出的理论,希格斯场是贯穿宇宙的理论能量场。希格斯粒子场是宇宙基本粒子如何产生质量的可能解释,因为在20世纪60年代,量子物理的标准模型实际上无法解释质量本身的原因。他提出这个场存在于整个空间,粒子通过与它相互作用而获得质量。...

根据苏格兰理论物理学家彼得·希格斯1964年提出的理论,希格斯场是贯穿宇宙的理论能量场。希格斯粒子场是宇宙基本粒子如何产生质量的可能解释,因为在20世纪60年代,量子物理的标准模型实际上无法解释质量本身的原因。他提出这个场存在于整个空间,粒子通过与它相互作用而获得质量。

Professor Peter Higgs stands in front of an image of the Large Hadron Collider

希格斯场的发现

虽然该理论最初没有得到实验证实,但随着时间的推移,它被视为质量的唯一解释,被广泛认为与标准模型的其余部分一致。尽管看起来很奇怪,希格斯机制(希格斯场有时被称为希格斯场)和标准模型的其他部分在物理学家中被广泛接受。

该理论的一个结果是希格斯场可以表现为粒子,这与量子物理学中其他场表现为粒子的方式非常相似。这个粒子叫做希格斯玻色子。探测希格斯玻色子成为了实验物理学的一个主要目标,但问题是该理论实际上并没有预测希格斯玻色子的质量。如果你在一个有足够能量的粒子加速器中引起粒子碰撞,希格斯玻色子应该会显现出来,但是在不知道他们所寻找的质量的情况下,物理学家不确定碰撞需要多少能量。

其中一个驱动希望是大型强子对撞机(LHC)将有足够的能量在实验上产生希格斯玻色子,因为它比以前建造的任何其他粒子加速器都要强大。2012年7月4日,大型强子对撞机的物理学家宣布,他们发现实验结果与希格斯玻色子一致,尽管还需要进一步观察来证实这一点,并确定希格斯玻色子的各种物理性质。支持这一点的证据越来越多,2013年诺贝尔物理学奖授予了彼得·希格斯(Peter Higgs)和弗朗索瓦·恩格勒特(Francois Englert)。当物理学家确定希格斯玻色子的性质时,这将帮助他们更全面地理解希格斯场本身的物理性质。

希格斯场上的布莱恩·格林

对希格斯场最好的解释之一是Brian Greene在7月9日PBS的查理·罗斯秀节目中所作的解释,当时他与实验物理学家Michael Tufts一起出现在节目中,讨论已宣布的希格斯玻色子发现:

Mass is the resistance an object offers to having its speed changed. You take a baseball. When you throw it, your arm feels resistance. A shotput, you feel that resistance. The same way for particles. Where does the resistance come from? And the theory was put forward that perhaps space was filled with an invisible "stuff," an invisible molasses-like "stuff," and when the particles try to move through the molasses, they feel a resistance, a stickiness. It's that stickiness which is where their mass comes from. ... That creates the mass.... ... it's an elusive invisible stuff. You don't see it. You have to find some way to access it. And the proposal, which now seems to bear fruit, is if you slam protons together, other particles, at very, very high speeds, which is what happens at the Large Hadron Collider... you slam the particles together at very high speeds, you can sometimes jiggle the molasses and sometimes flick out a little speck of the molasses, which would be a Higgs particle. So people have looked for that little speck of a particle and now it looks like it's been found.

希格斯场的未来

如果大型强子对撞机(LHC)得出的结果是正确的,那么当我们确定希格斯场的性质时,我们将得到一个更完整的关于量子物理在我们的宇宙中如何表现的图片。具体来说,我们将更好地理解质量,这反过来可能会让我们更好地理解引力。目前,量子物理的标准模型没有考虑重力(尽管它充分解释了另一种情况)​物理学的基本力量)。这一实验指导可能有助于理论物理学家磨练适用于我们宇宙的量子引力理论。

它甚至可以帮助物理学家理解我们宇宙中的神秘物质,即所谓的暗物质,它只有通过引力的影响才能被观测到。或者,更深入地理解希格斯场可能会提供一些关于暗能量所证明的排斥引力的见解,暗能量似乎渗透到我们可观测的宇宙中。

  • 发表于 2021-09-22 21:35
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  • 分类:物理

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