โดย ดอนลินคอล์น เผยแพร่สิงหาคม 29, 2018
หากคุณเซ็กซี่บาคาร่าเป็นแฟนวิทยาศาสตร์ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาคุณจะตระหนักถึงผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นที่จะโผล่ออกมาจาก Large Hadron Collider (LHC) ซึ่งในปี 2012 พบว่า Higgs boson ซึ่งเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมที่รับผิดชอบในการให้มวลแก่อนุภาคย่อยอะตอมพื้นฐาน
วันนี้นักฟิสิกส์มีการประกาศที่น่าตื่นเต้นอีกครั้งเพื่อเพิ่มเทพนิยาย Higgs: พวกเขาได้ทําการสังเกตที่
ชัดเจนครั้งแรกของ Higgs bosons ที่สลายตัวเป็นคู่ของควาร์กล่างที่ต่อต้านสสาร น่าแปลกที่ Higgs bosons สลายตัวบ่อยที่สุดในลักษณะนี้
การประกาศใหม่แสดงให้เห็นถึงข้อตกลงที่แข็งแกร่งระหว่างการคาดการณ์ทางทฤษฎีและข้อมูลการทดลองซึ่งอาจกําหนดข้อ จํากัด ที่เข้มงวดเกี่ยวกับแนวคิดของฟิสิกส์พื้นฐานเพิ่มเติมที่พยายามอธิบายว่าทําไม Higgs boson ถึงมีอยู่จริง
ในปี 1960 นักวิจัยกําลังตรวจสอบความเชื่อมโยงระหว่างแรงแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอซึ่งรับผิดชอบต่อการสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีบางประเภท แม้ว่ากองกําลังทั้งสองจะดูแตกต่างกัน แต่ก็ปรากฏว่าทั้งคู่เกิดขึ้นจากแรงพื้นฐานทั่วไปและพื้นฐานมากกว่าซึ่งปัจจุบันเรียกว่าแรงอิเล็กโทรวีค
อย่างไรก็ตามมีปัญหา การสําแดงที่ง่ายที่สุดของทฤษฎีทํานายว่าอนุภาคทั้งหมดมีมวลเป็นศูนย์ แม้แต่ในช่วงทศวรรษที่ 1960 นักฟิสิกส์ก็รู้ว่าอนุภาคย่อยอะตอมมีมวลดังนั้นจึงอาจเป็นข้อบกพร่องร้ายแรง
นักวิทยาศาสตร์หลายกลุ่มเสนอวิธีแก้ปัญหานี้: สนามแทรกซึมเข้าไปในจักรวาลและเรียกว่าสนามฮิกส์ อนุภาคย่อยอะตอมพื้นฐานทําปฏิกิริยากับสนามนี้และปฏิสัมพันธ์นี้ทําให้พวกเขามีมวล [6 ความหมายของการค้นหาฮิกส์โบสัน]
การดํารงอยู่ของสนามยังบอกเป็นนัยถึงการมีอยู่ของอนุภาคย่อยอะตอมที่เรียกว่า Higgs boson ซึ่งในที่สุดก็ถูกค้นพบในปี 2012 โดยนักวิจัยที่ทํางานที่ห้องปฏิบัติการองค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ในสวิตเซอร์แลนด์ (การเปิดเผยข้อมูล: ฉันเป็นผู้ทํางานร่วมกันในกลุ่มวิจัยกลุ่มหนึ่งที่ทําการค้นพบครั้งแรกและการประกาศในวันนี้) สําหรับการคาดการณ์ของพวกเขาในสนามฮิกส์นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษปีเตอร์ฮิกส์และนักฟิสิกส์ชาวเบลเยียม François Englert ได้แบ่งปันรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2013
Higgs bosons ถูกสร้างขึ้นจากการชนกันของพลังงานสูงระหว่างคู่ของอนุภาคที่ถูกเร่งให้เกือบความเร็ว
ของแสง bosons เหล่านี้ไม่ได้อยู่นานมาก – เพียงประมาณ 10 ^ ลบ 22 วินาที อนุภาคที่มีอายุการใช้งานนั้นซึ่งเดินทางด้วยความเร็วแสงจะสลายตัวนานก่อนที่มันจะเดินทางไกลถึงขนาดของอะตอม ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะสังเกตฮิกส์โบสันส์โดยตรง มันเป็นไปได้ที่จะสังเกตผลิตภัณฑ์ที่สลายตัวของพวกเขาและใช้พวกเขาเพื่ออนุมานคุณสมบัติของ boson แม่
Higgs bosons มีมวล 125 กิกะอิเล็กตรอนโวลต์ (GeV) หรืออันที่หนักกว่าโปรตอนประมาณ 133 เท่า การคํานวณจากทฤษฎีที่มีชื่อเสียงทํานายว่าHiggs bosonsdecay เป็นคู่ของอนุภาคต่อไปนี้ในเปอร์เซ็นต์ต่อไปนี้: ควาร์กล่าง (58 เปอร์เซ็นต์), W bosons (21 เปอร์เซ็นต์), Z bosons (6 เปอร์เซ็นต์), tau leptons (2.6 เปอร์เซ็นต์) และโฟตอน (0.2 เปอร์เซ็นต์) การกําหนดค่าที่แปลกใหม่มากขึ้นประกอบขึ้นเป็นส่วนที่เหลือ หนึ่งในผลลัพธ์ที่สําคัญของการประกาศในวันนี้คือการตรวจสอบว่าการทํา
นายนั้นถูกต้องสําหรับควาร์กด้านล่าง [ควาร์กและมูนแปลก ๆ โอ้ย! อนุภาคที่เล็กที่สุดของธรรมชาติผ่า] เมื่อนักฟิสิกส์ประกาศการค้นพบ Higgs boson ในปี 2012 พวกเขาอาศัยการสลายตัวของมันใน Z bosons, W bosons และโฟตอน แต่ไม่ใช่ควาร์กด้านล่าง เหตุผลนั้นง่ายมาก: การสลายตัวเหล่านั้นนั้นง่ายต่อการระบุ ที่พลังงานการชนกันที่มีอยู่ใน LHC ฮิกส์โบสันส์ถูกสร้างขึ้นในการชนกันเพียงครั้งเดียวในทุก ๆ 1 พันล้านครั้ง การชนกันจํานวนมากที่ LHC เกิดขึ้นจากการทํางานร่วมกันของแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งซึ่งเป็น (โดยไกล) ที่แข็งแกร่งที่สุดของกองกําลังย่อยอะตอมและมีหน้าที่ในการจับนิวเคลียสของอะตอมเข้าด้วยกัน
ปัญหาคือในการโต้ตอบที่เกี่ยวข้องกับแรงที่แข็งแกร่งการผลิตควาร์กล่างคู่หนึ่งของสสารปฏิสสารเป็นเรื่องธรรมดามาก ดังนั้นการผลิตควาร์กด้านล่างโดย Higgs bosons ที่สลายตัวเป็นควาร์กด้านล่างจึงเต็มไปด้วยควาร์กด้านล่างคู่ที่ทําโดยกระบวนการธรรมดามากขึ้น ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะระบุเหตุการณ์เหล่านั้นที่ผลิตควาร์กด้านล่างผ่านการสลายตัวของ Higgs bosons มันเหมือนกับการพยายามหาเพชรเม็ดเดียวในถังขนาด 50 แกลลอนที่เต็มไปด้วยลูกบาศก์เซอร์โคเนียเซ็กซี่บาคาร่า / สัตว์เลี้ยง
