Всем разумным существам суждено стать настолько великими, насколько велики их устремления.
4 июля 2012 года мир облетела новость: на Большом адронном коллайдере был открыт бозон Хиггса. Два универсальных детектора, ATLAS и CMS, зарегистрировали события распадов этой частицы. Художник Ксавье Кортада в сотрудничестве с членом коллаборации CMS, физиком Питом Марковицем, создал серию панно "В поисках бозона Хиггса", посвящённую открытию и роли, которую сыграл детектор CMS.
Но, прежде чем я покажу сами работы, я расскажу о бозоне Хиггса и о том, почему его так важно было найти.
На этой картинке представлены все известные науки фундаментальные частицы (то есть частицы, не имеющие внутренней структуры). Прошу прощения за надписи на английском.
Все частицы делятся на две большие группы: фермионы и бозоны.
Фермионы — это строительный материал, из которого состоит вещество. На картинке они показаны слева. Фермионы в свою очередь делятся на лептоны и кварки.
К лептонам относится электрон, про который все хорошо знают, и его более массивные "братья" — мюон и тау. У каждого электрически заряженного лептона есть соответствующее нейтрино (у электрона — электронное и так далее). У нейтрино очень маленькая масса, нет электрического заряда, и они очень слабо взаимодействуют с веществом.
Кварки бывают шести типов; они имеют электрический заряд и так называемый цвет, который может принимать три значения ("красный", "зелёный" и "синий"). Благодаря цвету кварки могут участвовать в сильном взаимодействии (о котором ниже). Из-за свойств сильного взаимодействия кварки не могут существовать в свободном виде. В природе кварки собираются по три кварка (такая составная частица называется барионом) или объединяются в пары с антикварками и образуют мезоны. Есть ещё варианты с двумя кварками и двумя антикварками, четырьмя кварками и одним антикварком и даже с тремя кварками и тремя антикварками. Частицы, состоящие из кварков, называются адронами (Большой адронный коллайдер так называется, потому что в нём ускоряются и сталкиваются протоны, которые являются адронами (точнее, барионами)).
Бозоны — это переносчики взаимодействий. Со школы мы знаем, что тела взаимодействуют, потому что между ними существует поле (электрическое или гравитационное). Согласно квантовой теории, любое поле существует в виде порций, называемых квантами, и взаимодействующие тела поглощают и излучают кванты. Так вот, бозоны — это кванты соответствующих взаимодействий, коих числом четыре.
Электромагнитное взаимодействие всем знакомо, поэтому останавливаться на нём не буду. Его квантом является фотон. Он не имеет массы и электрического заряда. Фотонами обмениваться могут только электрически заряженные частицы.
Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны. Глюонами могут обмениваться частицы, имеющие цвет. Глюоны тоже безмассовые, как и фотоны, но, в отличие от электрически нейтрального фотона, имеют цвет (и поэтому их целых восемь штук). Поэтому глюон может испускать и поглощать другие глюоны. Это приводит к парадоксальным свойствам сильного взаимодействия: с увеличением расстояния оно не ослабевает, а усиливается. Из-за этого кварки и глюоны всегда держатся вместе и образуют адроны.
Слабое взаимодействие позволяет лептонам и кваркам превращаться в другие лептоны и кварки. Его квантами являются заряженные W и нейтральный Z бозон. Эти частицы очень тяжёлые (их масса близка к массе атомов рубидия и технеция). Нейтрино могут участвовать только в слабом взаимодействии.
Есть ещё гравитационное взаимодействие, но для таких маленьких объектов, как элементарные частицы, оно несущественно. Кроме того, к сожалению, нет квантовой теории гравитации, соответственно, мы не можем приписать гравитационному полю свой квант.
Существует теория электрослабого взаимодействия, которая, как следует из названия, описывает слабое и электромагнитное взаимодействие единым образом. Эта теория всем хороша, только если все бозоны в ней безмассовые. Если приписать W и Z бозонам массы, то теория портится: все рассчитанные по ней вероятности взаимодействия частиц равны бесконечности (что, очевидно, неправда). Питер Хиггс предложил решение этой проблемы. Он ввёл поле, существующее во всей Вселенной и всюду имеющее одинаковое значение. Это поле не имеет электрического и цветового заряда. Взаимодействуя с ним, W и Z бозоны приобретают массы, а теория не портится. Путём взаимодействия с полем Хиггса также приобретают массы лептоны и кварки, а фотон и глюоны остаются безмассовыми. Короче говоря, поле Хиггса было очень красивым решением, поэтому бозон Хиггса очень хотели обнаружить.
Теперь перейдём к самим панно.
Посмотреть
Все эти распады изучаются на Большом адронном коллайдере.
Но, прежде чем я покажу сами работы, я расскажу о бозоне Хиггса и о том, почему его так важно было найти.
На этой картинке представлены все известные науки фундаментальные частицы (то есть частицы, не имеющие внутренней структуры). Прошу прощения за надписи на английском.
Все частицы делятся на две большие группы: фермионы и бозоны.
Фермионы — это строительный материал, из которого состоит вещество. На картинке они показаны слева. Фермионы в свою очередь делятся на лептоны и кварки.
К лептонам относится электрон, про который все хорошо знают, и его более массивные "братья" — мюон и тау. У каждого электрически заряженного лептона есть соответствующее нейтрино (у электрона — электронное и так далее). У нейтрино очень маленькая масса, нет электрического заряда, и они очень слабо взаимодействуют с веществом.
Кварки бывают шести типов; они имеют электрический заряд и так называемый цвет, который может принимать три значения ("красный", "зелёный" и "синий"). Благодаря цвету кварки могут участвовать в сильном взаимодействии (о котором ниже). Из-за свойств сильного взаимодействия кварки не могут существовать в свободном виде. В природе кварки собираются по три кварка (такая составная частица называется барионом) или объединяются в пары с антикварками и образуют мезоны. Есть ещё варианты с двумя кварками и двумя антикварками, четырьмя кварками и одним антикварком и даже с тремя кварками и тремя антикварками. Частицы, состоящие из кварков, называются адронами (Большой адронный коллайдер так называется, потому что в нём ускоряются и сталкиваются протоны, которые являются адронами (точнее, барионами)).
Бозоны — это переносчики взаимодействий. Со школы мы знаем, что тела взаимодействуют, потому что между ними существует поле (электрическое или гравитационное). Согласно квантовой теории, любое поле существует в виде порций, называемых квантами, и взаимодействующие тела поглощают и излучают кванты. Так вот, бозоны — это кванты соответствующих взаимодействий, коих числом четыре.
Электромагнитное взаимодействие всем знакомо, поэтому останавливаться на нём не буду. Его квантом является фотон. Он не имеет массы и электрического заряда. Фотонами обмениваться могут только электрически заряженные частицы.
Переносчиками сильного взаимодействия являются глюоны. Глюонами могут обмениваться частицы, имеющие цвет. Глюоны тоже безмассовые, как и фотоны, но, в отличие от электрически нейтрального фотона, имеют цвет (и поэтому их целых восемь штук). Поэтому глюон может испускать и поглощать другие глюоны. Это приводит к парадоксальным свойствам сильного взаимодействия: с увеличением расстояния оно не ослабевает, а усиливается. Из-за этого кварки и глюоны всегда держатся вместе и образуют адроны.
Слабое взаимодействие позволяет лептонам и кваркам превращаться в другие лептоны и кварки. Его квантами являются заряженные W и нейтральный Z бозон. Эти частицы очень тяжёлые (их масса близка к массе атомов рубидия и технеция). Нейтрино могут участвовать только в слабом взаимодействии.
Есть ещё гравитационное взаимодействие, но для таких маленьких объектов, как элементарные частицы, оно несущественно. Кроме того, к сожалению, нет квантовой теории гравитации, соответственно, мы не можем приписать гравитационному полю свой квант.
Существует теория электрослабого взаимодействия, которая, как следует из названия, описывает слабое и электромагнитное взаимодействие единым образом. Эта теория всем хороша, только если все бозоны в ней безмассовые. Если приписать W и Z бозонам массы, то теория портится: все рассчитанные по ней вероятности взаимодействия частиц равны бесконечности (что, очевидно, неправда). Питер Хиггс предложил решение этой проблемы. Он ввёл поле, существующее во всей Вселенной и всюду имеющее одинаковое значение. Это поле не имеет электрического и цветового заряда. Взаимодействуя с ним, W и Z бозоны приобретают массы, а теория не портится. Путём взаимодействия с полем Хиггса также приобретают массы лептоны и кварки, а фотон и глюоны остаются безмассовыми. Короче говоря, поле Хиггса было очень красивым решением, поэтому бозон Хиггса очень хотели обнаружить.
Теперь перейдём к самим панно.
Посмотреть
Все эти распады изучаются на Большом адронном коллайдере.
-
-
21.10.2018 в 22:28-
-
22.10.2018 в 09:59-
-
22.10.2018 в 10:07