Connect with us

Вселенная

Теория взаимодействия частиц во Вселенной

В июле 2012 г. участники семинара ЦЕРН (Европейского центра ядерных исследований) рассказали о том, что им наконец удалось обнаружить частицу, похожую на элементарный бозон Хиггса, предсказанный в конце ХХ в. американским ученым Стивеном Вайнбергом. Это событие стало новой вехой в развитии физики, ведь найденный бозон уже давно получил титул Частицы Бога и чуть ли не главного элемента всех процессов и явлений во Вселенной.

Еще Альберт Эйнштейн делал попытки разработать «единую теорию всего», объединив четыре взаимодействия, на которых зиждутся все физические процессы: гравитационное (сила тяжести), электромагнитное, сильное (ответственное за реакции в ядрах атомов) и слабое (влияющее на реакции между элементарными частицами, в том числе нейтрино). Увы, несмотря на все старания, ученый так ни к чему и не пришел.

Но зачем вообще нужно было объединять все эти взаимодействия? Дело в том, что с ростом энергии, выделяющейся при столкновениях и рассеяниях частиц, способы их контактирования постепенно становятся все более схожими. Очевидно, в первые моменты после Большого взрыва, который дал начало нашей Вселенной, существовало лишь одно взаимодействие, но материя охлаждалась, энергия частиц таяла, и взаимодействовать они хотели уже по-разному. Так со временем некогда целостное взаимодействие раскололось на четыре отдельные силы. Ученые долго бились над тем, чтобы представить этот процесс в виде физической и математической моделей, однако им не хватало знаний.

Решение нашел Стивен Вайнберг (р. 1933), написавший знаменитую книгу «Первые три минуты», где понятным языком было изложено то, что происходило в первые 3 мин после Большого взрыва. С 1960-х Вайнберг разрабатывал математическую систему, основанную на симметрии — идее зеркального отражения частиц и их взаимодействий. Если принять эту идею, становится понятным, почему при рассеянии одной частицы на другой наблюдаются те или иные формы взаимодействия между ними.

Само понятие симметрии появилось еще в 1930-х, но ученые никак не могли догадаться, как оно может связать слабые и электромагнитные силы. Знать бы, что общего может быть у этих сил, и можно аналитическим путем прийти к единой теории, поясняющей причины и процесс базовых взаимодействий во Вселенной. А общей у них могла быть лишь некая частица, которая исполняла бы функции переносчика, — подобно тому, как световой квант, фотон, переносит электромагнитные взаимодействия между электронами и позитронами, а глюон переносит заряд между кварками. Сложность состояла в том, что такая частица по идее должна была иметь огромную массу, и технические возможности тогдашних ускорителей не позволяли ее обнаружить.

Только в 1967 г. Вайнберга осенило, что искать загадочную частицу нужно в другом направлении. В попытках соединить тяжелый W-бозон — переносчик слабых взаимодействий — с невесомым фотоном, переносящим электромагнитное взаимодействие, ученый пришел к мысли, что упускает какой-то механизм, неведомый ранее. Проведя еще ряд теоретических исследований, Вайнберг нашел этот механизм и назвал его «бозон Хиггса».

В том же 1967 г. ученый издал статью «Модель лептонов», где четко выстроил в единую теорию принципы взаимодействия частиц и квантовую механику, а главное — связал электромагнетизм со «слабой силой», вызывающей определенные ядерные распады. Подчеркнув, что все это — проявления одной и той же силы, Вайнберг ввел механизм Хиггса, который сообщает частицам массу. За это открытие в 1979 г. ему вручили Нобелевскую премию.

С момента выхода статьи Вайнберга ЦЕРН задался целью доказать его умозаключения, для чего принялся конструировать все более мощные ускорители. В 1973 г. установка Gargamelle представила первое подтверждение существования электрослабого тока. В 1982 г. суперпротонный синхротрон впервые позволил обнаружить W-бозон. Наконец, в декабре 2011 г., проводя эксперименты в ЦЕРН на Большом адронном коллайдере (LHC — Large Hadron Collider), ученые смогли четко рассмотреть искомую частицу H.

Дальнейшие наблюдения показали, что бозон Хиггса не заряжен и нестабилен, при этом в зависимости от ситуации распадается по-разному. Благодаря LHC ученые увидели, что час-тица может распадаться на два фотона, а также на пары электрон/позитрон, мюон/антимюон. Как для микромира, бозон Хиггса живет относительно долго, а рождается либо сам от взаимодействия двух глюонов, либо вместе с парой легких высокоэнергетичных кварков, с одним W- или Z-бозоном или с парой t-кварка и антикварка. Изучая разные механизмы рождения этих частиц на LHC, можно многое узнать о взаимодействии бозона Хиггса с W-, Z-бозонами и t-кварком.

Еще одна важная характеристика Н-бозона — способность взаимодействовать с самим собой. То есть виртуальная частица Н (временный, маложивущий бозон, у которого нарушена связь между импульсом и энергией) может распасться на два обычных бозона. Впрочем, свойства этого процесса ученым еще предстоит исследовать.

По словам сотрудников ЦЕРН, «прошло полвека после публикации статьи Стивена Вайнберга, но до сих пор не была сформулирована теория, которая так же ясно объясняла бы фундаментальную физику. Именно Вайнберг собрал все части головоломки и соединил их в одну, очень простую идею».

Наш канал в Телеграм
Продолжить чтение
2 комментария

2 Comments

  1. виктор

    at

    Автор данной статьи выдвигает идею о том, что время-пространство изначально само по себе, объективно имеет единую природу, динамичную единую форму, проявляющую себя, естественно, на уровне микро-и макромира. Это уже более чем время-пространство, это уже время-пространство-энергия-материя. Или единая первичная элементарная частица (ЕПЭЧ), проявляющая себя как новый научный закон.

    Доказательство этого положения осуществляется методом построения некой динамической модели времени-пространства-энергии-материи с последующей проверкой ее при объяснении многих современных вопросов квантовой физики и космологии.

    Скорее всего, можно считать, что единственно приемлемым и единственно возможным первоисточником энергии-материи является замкнутое время – время движется по кругу в пространстве или некая сила замкнутая сама на себя. Основное свойство такого времени, естественно, является ее вечное движение. Конечно, в пространстве оно может располагаться как угодно. Но смысловое значение, вероятнее всего, имеет следующая модель.

  2. Анатолий

    at

    ВСЕЛЕННАЯ: ОБЩЕЕ ПОЛОЖЕНИЕ

    Вопрос: может ли существовать Вселенная без Наблюдателя.

    Ответ: Не может.

    Объяснение: чтобы появилось понятие Вселенная (Событие), обязательно должен существовать хотя бы один Объект (Наблюдатель), который фиксирует данное Событие и соотносит Событие с самим Объектом. Чем больше Существует Объектов (Наблюдателей) тем точнее и полнее информация о Событии.

    На сегодня неизвестно ни одного другого “фиксатора” кроме человека. Только человек может фиксировать и соизмерять все События и Процессы. Это означает, что Событие существует пока существует Объект восприятия.

    Без Объекта (Наблюдатель) не существуют Событие (Вселенная) !

    Вселенная фиксируется и соизмеряется так, как это видит Наблюдатель. Мозг Наблюдателя человека, находясь на Земле, формирует образ той Вселенной, которую мы знаем.

    Протоны и электроны, галактики и звезды, пространство и время….ВСЕ что нас окружает и все, что как мы думаем, реально существует, это только игра нашего разума. Вне нашего разума существует только Вселенский Хаос – информационный бульон, из которого всякий разум

    (и человеческий тоже), варит для себя тот Мир и ту Вселенную, которую позволяет видеть его Мозг.

    Другой Наблюдатель (не человек) в другом месте, будет формировать другую Вселенную, ту которую видит его Мозг. Это будут совершенно разные Вселенные. Вселенная созданная в мозгу Человека, будет существовать до тех пор, пока будет существовать сам Человек. Но, это вовсе не означает, что именно наша Вселенная и есть Истинная Вселенная… вовсе Нет ! Наша Вселенная одна из многих других.

    Количество таких Вселенных может быть ровно столько, сколько может быть Наблюдателей

    Наблюдатель (человек) не может пресечься с другим Наблюдателем (не человеком), потому, что тот живет в другой, своей Вселенной. Правда, гипотетически, подобная встреча допустима…

    выводы :

    Все человеческие знания и представления о Мире созданы и работают только в земной системе отсчета. Как только человек поменяет Землю, на другую систему отсчета. Поменяются и сам человек и все его знания и представления об окружающем Мире в соответствии с новой системой отсчета… В новой системе координат земные знания не пригодятся, они там не будут работать…

    Я понимаю, что это сложно воспринять и тем более понять. Поэтому, это нужно просто принять.

Leave a Reply

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Города и страны5 минут назад

Идеальная Студия в Нижнем Новгороде: Ваш Уютный Уголок в Сердце Города

Солнечная система2 недели назад

Тайны Япета: Открытие, Исследования и Загадки Уникального Спутника Сатурна

Медицина2 недели назад

Выбор будущего дома: как найти идеальный пансионат для пожилых

Животные2 недели назад

Ваш питомец в надёжных руках: как выбрать лучшую ветеринарную клинику

Космические миссии2 недели назад

Диона: Загадочный мир в системе Сатурна

Космические миссии2 недели назад

Мимас: Тайны маленького спутника Сатурна

Солнечная система2 недели назад

Титан: Что известно о спутнике Сатурна?

Медицина2 недели назад

Уникальный и удобный подход к выбору стоматологии

Информационные технологии2 недели назад

Математика и физика: персональный подход и интерактивные инструменты обучения в “Тетрике”

Информационные технологии2 недели назад

Где купить автограф Дали?

Грибы3 недели назад

Мистические грибы с лечебными свойствами

Солнечная система4 недели назад

Тайны Энцелада: открытие водных миров и поиск внеземной жизни

Copyright © 2024 "Мир знаний"