кто может доступно объяснить, что происходит при столкновении частиц в ускорителе?
а именно:
какие частицы и куда разлетаются?
почему они оставляют определённые треки?
какой трек характерен для каждой частицы?
и что с ними в итоге происходит?

image

GD Star Rating
loading...

67 Responses to Что происходит при столкновении частиц в ускорителе?

  1. M2yls:

    В настоящее время науке известно около 200 элементарных частиц. И все они, с разными вероятностями и длительностью жизни, появляются при столкновениях в ускорителе.

    Тебе про какую конкретно рассказать, или трактат на все 200 выложить?

  2. GnFizik:

    Да не, чувак просто просит пересказать ему Стандартную модель, устройство современных ускорителей и их параметры, а так же рассчеты для каждого столкновения. Это ж элементарно, сейчас напишу, только подождите час.

  3. M2yls:

    Час? Ну ты крутец, я бы дня два распинался про Z и W–бозоны (как + так и –), да про свое любимое электронное нейтрино.

    Если совсем по простецки, чисто в рамках Стандартной Модели, без истории появления и развития ускорителей (а соответственно и научной мысли), может быть стоит начать с плюшевой модели? 🙂

    Плюшевая модель раз
    Плюшевая модель два

    Но это действительно лишь Стандартная Модель, а не ответ на вопрос поста, ибо вопрос горааааздо шире.

  4. GnFizik:

    Там весь коментарий красного цвета, ты монитор откалибруй.)

  5. Ytchenko:

    ..и это тоже
    но больше хотелось знать о частицах и почему они себя так ведут

    ну и конечно любопытно узнать о всех частица побольше

  6. Ytchenko:

    аххаха, плюшевая модель, класс! )

  7. GnFizik:

    Вы правда не понимаете о чем спрашиваете?

  8. Ytchenko:

    ну вообще я не знаю почему частица разлетаясь описывает трек в виде бараньего рога, к примеру

  9. Ytchenko:

    а!
    в этом плане
    ну хоть сколько бы инфы мне было бы не лишним )

  10. Vonoiral:

    конкретно на этой картинке сосуд заполнен жидкостью с температурой в точке кипения, частица залетая в него оставляет ионизационный след.
    А летит она по кривой потому что сосуд находится в магнитном поле.
    Потом по рисунку следа судят о свойствах частицы.

  11. Ytchenko:

    ну картинка так, для привлечения внимания
    вот эта больше по теме:

    image

  12. GnFizik:

    Начните с Ландафшица т.3. На пальцах объяснить это не очень получится, нет нормальных аналогий.

  13. M2yls:

    От себя (от сердца отрываю) очень посоветую серию из 24х лекций Particle Physics for Non–Physicists

    Замечательный курс физики элементарных частиц рассказанный четко, доступно и понятно даже восьмикласснику.
    Язык, правда, английский, но довольно простой.

    Данный курс я бы вообще всем подряд посоветовал, Стандартная Модель объясняется весьма доходчиво и даже не совсем «на пальцах», а с кое–какими выкладками и историческими отступлениями.
    Я бы такое в школе преподавал.

  14. Ytchenko:

    жаль что на аглицком (
    попробую осилить

  15. GnFizik:

    Вспоминаются слова Фиктора в посте про треугольник про вред объяснения на пальцах.

  16. M2yls:

    Раз вопрос все–таки задан, я попробую на него ответить. Сразу предупрежу, мой комментарий, как попытка объяснить квантовую механику и физику элементарных частиц «на пальцах», наверняка вызовет смех и остракизм старших товарищей, а кто–то даже скажет, что объяснения «на пальцах» вообще вредны, ибо вызывают нездоровые иллюзии и коллизии.

    Но я не могу молчать, пусть смеются.

    Итак, что такое физика элементарных частиц, чем занимаются ученые на своих ускорителях, и что вообще происходит, куда идут деньги налогоплательщиков?

    1. В настоящее время наукой обнаружено более 200 элементарных частиц. Элементарные частицы это такие микроскопические (хотя по совести они пико — или точнее фемтоскопические) кусочки материи, которые даже теоретически невозможно увидеть ни в один супермикроскоп, но которые обладают набором физических характеристик (масса, электрический заряд, спин, странность, очарованность и т.д.), кои вполне себе можно вычислить и даже измерить.

    2. В мире элементарных частиц, в отличие от нашего с вами привычного мира действуют совершенно иные законы, которые невозможно интуитивно понять, в которые приходится просто верить. Хотя они и подтверждены мириадами экспериментов, и сама возможность того, что я сидя в Канаде пишу комментарий, который через секунду прочитают во всех уголках земного шара — одно из подтверждений, ибо весь Интернет (все компьютеры в мире), в конечном итоге, построен согласно этим законам.
    Самое главное отличие законов микромира от наших — вероятностность любого процесса. Вкратце это означает, что любая элементарная частица, с определенной долей вероятности в любую секунду может просто исчезнуть и распасться на другие (теоретически на любые) другие элементарные частицы. И никто ничего не может с этим поделать, и никто в мире не может даже предсказать этого события, можно лишь утверждать, что оно много или мало вероятно. Можно лишь сказать, что с вероятностью, скажем, в 50% данная частица в течении двух последующих лет (или двух наносекунд), распадется, причем скорее всего распадется она вот на эти две частицы. Хотя может на совсем другие три. А может на вот эти пять, но это совсем уже маловероятно. Но все таки возможно.

    3. Не смотря на то, что все в микромире вероятно и все возможно — законы физики таки присутствуют и работают. Закон сохранения энергии, электрического заряда, спина не прекращают действовать и на элементарные частицы. Т.е. если у нас был один отрицательно заряженный мюон, теоретически он мог распасться на что угодно, даже просто превратиться в поток чистой энергии, но что мы имели на входе, должно согласовываться с тем, что имеем на выходе, значит могут родиться четыре частицы, две с отрицательным зарядом, одна с положительным, и одна электрически нейтральная, что в сумме окажется равно заряду –1, как и было в начале.
    Причем не забываем про пункт 2., вероятность того, что мюон распадется на четыре частицы весьма мала. Скорее всего он распадется на три — электрон, мюонное нейтрино и электронное антинейтрино. Вероятность такого распада очень велика, так оно и происходит в миллионе случаев, хотя иногда теоретически (и в миллион первом случае практически) при этом распаде может получиться вообще что угодно, как я писал выше — может получиться вообще любая частица или набор частиц, постольку поскольку то, что на выходе согласуется зарядом и другими характеристиками с тем, что было на входе.

    4. Интересно, что практически все процессы в микромире обратимы. Так, любая частица может совершенно спонтанно, в любой момент времени распасться на кусочки (которые не являются кусочками в нашем понимании, т.е. частица не состояла изначально из этих кусочков, она в них превратилась), так и эти кусочки, через какое–то время сами по себе могут распасться, и часть из них может превратиться в исходную частицу. Скажу больше. Так как все знают, что E=mc2, достаточно просто принести в некую точку пространства определенное количество энергии, и с определенной вероятностью в этом месте из ниоткуда, из вакуума, из чертового ничто вдруг появится определенная частица. Причем может появиться, а может и нет. Казалось бы — и энергия определенная присутствует, и все условия (питание, проживание, аниматоры) созданы — а хрен там. Частица не появляется. Не судьба.
    И еще миллиард раз подряд в этих же условиях не появилась. А в миллиард первый — вот она. Из ниоткуда — бац! живая частица, с массой, с электрическим зарядом, ее (точнее ее след) можно сфотографировать, над ней можно проводить эксперименты, все дела.

    5. Этим, по сути и занимаются современные физики. Это и есть ответ на вопрос поста. Они просто концентрируют определенное количество энергии в определенном количестве пространства, и ждут, когда оттуда вылетит какая–то хитрая новородившаяся частица. Сконцентрировать энергию в пространстве можно любым способом. Хоть молотком по наковальне бить — и тоже будут рождаться частицы.

    Но гораздо удобней взять два протона, разогнать их практически до световой скорости и шарахнуть друг об друга. От столкновения высвободится огромное количество энергии, произойдет натуральный взрыв, из которого образуются и разлетятся в разные стороны тысячи частиц, каждая из которых будет превращаться в другие и лететь по своей уникальной замысловатой траектории. Картинка такого взрыва (в смысле его фотография) и указана в заголовке поста. Причем с большой вероятностью из взрыва вылетят беспонтовые и давно всем известные частицы — электроны, нейтроны, пионы и т.д. Но иногда, если правильно подобрать энергии и очень долго подождать (ибо вероятность такого исхода очень мала) — могут родиться уникальные, неизвестные частицы, про которые мы ничего не знали. У этих частиц будет совершенно определенный след, не похожий ни на один известный.

    6. Весь этот Большой Адронный Коллайдер, все миллиарды долларов на него потраченные служат одной цели. Разгоним протоны, столкнем их и «сфотографируем» взрыв. Если условия правильно подобраны, с вероятностью в один миллиард из этого взрыва вылетит (и тут же распадется) бозон Хиггза, который все ищут, ищут, но никак не могут найти. А так как вероятность такого события весьма мала, давайте миллиард раз столкнем эти протоны, сделаем миллиард снимков, и на одном из них бозон Хиггза, ну обязательно должен появиться. Этой хохмой сейчас в Швейцарии несколько тысяч человек и занимаются, прикинь?

  17. NiBubble:

    даже на мой совершенно дилетантский взгляд тут много неточностей, но в общем совпадает с довольно увесистой статьёй специалиста (ссылки у меня нет, поищите по соседним постам), где разбираются многочисленные журналистские ляпы про эл. частицы и где в общих чертах объяснено, что же там происходит.

    И да, это не эксперимент подтверждает законы сохранения, а трактовка результатов происходит так, чтобы соблюдались законы сохранения.

  18. M2yls:

    А может быть эту «увесистую статью специалиста» тоже я писал, откуда ты знаешь? 😉

    И да, повторюсь, вышеописанное — очень–очень–очень–очень примитивное объяснение физики элементарных частиц, не удивлюсь, что над ним будут ржать те, кто понимает, о чем идет речь. Но для базового понятия, нафига мы вообще БАК строили — сойдет.

  19. NiBubble:

    по той статье было совершенно очевидно, что автор действительно специалист в области физики элементарных частиц. На блоге их пока не встречал (кроме «жапанского гастарбайтера», но он, кажется, инженер на ускорителе, а не физик; а может и вообще не на ускорителе, могу и напутать).

  20. Ytchenko:

    ламерский вопрос, но вопрос — при законе сохранения энергии откуда электрон её берёт для тог чтобы крутится по орбите?

    возможно ли на подобие «плюшевой теории» узнать о тех двухстах частиц?

  21. Vonoiral:

    я не специалист, но, думаю, оттуда же, откуда и планеты для того, чтобы крутиться по орбите 🙂

  22. M2yls:

    1 вопрос:
    Во–первых да, для кручения по орбите не нужно тратить никакой энергии, Земля же движется вокруг Солнца, и будет еще 4 миллиарда лет двигаться не тратя никакой энергии. Энергия нужна для перехода с одной орбиты на другую (как в атоме, так и в космосе). Когда по стабильному атому шарахает фотоном энергии, электрон приходит в возбужденное состояние, и переходит на более высокую орбиту, где ему неуютно, он там долго не задерживается, и испустив фотон, обычно, тут же возвращается на свое прежнее место. Кстати, хочешь потроллить какого–нибудь физика? Спроси у него — тот ли это фотон испускается, который до этого упал на атом, или это совсем другой фотон. Физики с этого вопроса бесятся, еды хватит на всех. 🙂
    Во–вторых, на самом деле там вообще в атоме ничего не вращается. Электрон как шарик, летающий вокруг другого шарика — протона, это очень примитивное представление об атоме, на самом деле там вообще все гораздо сложнее и интереснее.

    2й вопрос:
    Стандартная Модель (плюшевая или настоящая) — описывает кварки, лептоны и бозоны. И это очень клевая модель, ибо она весьма простая и очень удобная для расчетов. Но фишка в том, что кварков как таковых — не существует. Это всего лишь абстракция, удобная для вычислений. Тут со мной некоторые могут поспорить, но до сих пор, на настоящее время никто никогда не видел одиночного кварка (и вряд ли когда–нибудь увидит, из–за его несколько необычных свойств).

    То, что ученые могут наблюдать (те самые линии, спирали и загогулины на фотографиях, хотя это уже лет 50 как не фотографии вовсе) — это и есть те 200 частиц, которые на самом деле не элементарные (ибо состоят из набора 6ти кварков).
    Это те самые (может слышал) каоны, пеоны, мюоны, тауоны и прочие частицы, начинающиеся с букв греческого алфавита. Их реально много, даже букв на всех не хватило, поэтому иногда их называют Particle Zoo (т.е. Зоопарк частиц).

    Плюс, не забываем, у каждой частицы еще и античастица есть! Короче — настоящий зоопарк.

  23. Ytresq:

    > на настоящее время никто никогда не видел одиночного кварка

    Мы видим а) струи частиц порождаемые чем–то («кварками»), с зарядом +–1/3 или +–2/3 и б) внутреннюю структуру нуклонов при глубоконеупругом рассеянии электронов на них, соответствующую точечным центрам («кваркам»). Так что кварки — это гораздо больше, чем «удобная абстракция».

    P.S. «Пеоны» — это крестьяне в Южной Америке, в физике частиц есть «пионы», «pions» 😉

    P.P.S. Мюоны и тау–лептоны — это элементарные частицы, у них нет внутренней структуры, и тем более они не состоят из кварков.

  24. M2yls:

    Падла… падла… падлавил… 🙂

    Это уже следующий уровень знаний — почему мы не видим (и вряд ли когда–нибудь увидим) одиночный кварк, это нужно про глюоны упоминать, про то, что они в отличии от электромагнитных бозонов — сами сильно — (цвето–) заряжены, а посему при растягивании кварков порождают бесконечное количество самих себя, и т.д. и т.п., так и до квантовой хромодинамики недалеко.

    На первом уровне достаточно знать, что кварки — удобные, хоть и весьма абстрактные частицы, ибо они должны там быть, хоть их никто никогда и не видел.

    Даже нет. Это уже второй уровень. Первый — все тела состоят из атомов.

  25. Ytresq:

    я в курсе, спасибо, физика частиц — это моя специальность )

    > На первом уровне достаточно знать, что кварки — удобные, хоть и весьма абстрактные частицы, ибо они должны там быть, хоть их никто никогда и не видел.

    Что значит никто не видел? Если мы соглашаемся например, что в электронный микроскоп мы «видим» поверхности, то и кварки мы тоже «видим». Deep inelastic scattering — это такой же микроскоп, если вдуматься, позволяющий «заглянуть» внутрь протона или нейтрона. Внутри нуклонов есть точечные центры рассеяния, имеющие дробные электрические заряды, это научный факт. Мы называем эти центры рассеяния кварками.

    Кварк можно рассматривать и как одиночный, всё зависит от масштаба, почему бы нет. Свободные кварки не наблюдаются, да, это называется конфайнмент, ну и что. А t–кварк наоборот, не образует никаких связанных состояний, потому, что успевает распасться до адронизации. То есть он «всю жизнь» одиночный )

    С другой стороны, все частицы в какой–то степени «абстрактные», но кварки ничуть не более абстрактные, чем электроны.

  26. M2yls:

    Не буду спорить. На мой (личный, ненаучный, ламерский) взгляд кварки более абстрактны, чем электроны.
    Электрон вот он — в любом атоме. Хочешь увидеть единичный электрон — пошли его через щель (лучше сразу через две щели 😉 — на экран с люминофором, он оставит на нем зеленую точку. А то и просто сунь пальцы в розетку — так электронами шандарахнет, мало не покажется!

    А кварки… Какие–то они уж очень странные. Включая странные кварки. Весь этот заряд дробный. Ну что это за чушь — у одного кварка 2/3 у другого –1/3? Не интуитивно это как–то. Не стройно. Почему именно треть, почему не четверть? Потому что аромата три? Как–то все это не клеится в логику. Т.е. я не спорю с результатами экспериментов, мне думается (даже не «думается», а такое подспудное неуловимое ощущение — что–то тут не так), что хотя Стандартная Модель — великолепная модель, она все–таки не более чем удобная модель, а не описание того, как оно там на самом деле. Я скорее в струны и браны поверю, чем в сильное взаимодействие, которое возрастает с расстоянием.

    Ладно, это я уже загоняться начал. С точки зрения общепринятой науки — согласен. Все, что размерами меньше 380нм нам прямо недоступно, поэтому косвенно и абстрактно с одной стороны, хоть и подтверждается (косвенными и абстрактными) экспериментами с другой. Так что, что электроны, что кварки — одна абстракция, данная приборам в ощущениях, а нам в показаниях.

  27. Ytresq:

    > Стандартная Модель — великолепная модель, она все–таки не более чем удобная модель, а не описание того, как оно там на самом деле.

    Мы все тут для того и работаем на LHC, чтобы опровергнуть Стандартную Модель. Основная задача, так сказать.

    > Я скорее в струны и браны поверю, чем в сильное взаимодействие, которое возрастает с расстоянием.

    Представьте себе резинку — типичнейшее взаимодействие, возрастающее с расстоянием )

  28. M2yls:

    Да вы вообще там молодцы в церне (кроме шуток). Респект и уважуха. На полном серьезе.

    Хотя я думаю бозона Хиггза вы не найдете. Т.е. не подтвердить ни опровергнуть Стандартную Модель на БАКе не получится.
    Но чует мое сердце, вы там такое обнаружите, что вообще поставит физику с ног на голову. Причем, как обычно — совершенно случайно, где–нибудь на задворках эксперимента, никак с ним не связанного.

    Я лично жду вот уже который год либо телепортации (причем не квантовой, а нормальной, массу чтобы по Вселенной двигать), либо передачи информации огромными объемами на неограниченное расстояние без существенных затрат энергии (ну там модулировать вакуумные флуктуации как–нибудь, или через высшие измерения). Уже, блин, заждался.

    Так что вы этта… Мы в вас верим. Не подведите, люди на вас надеются. В отличие от 99% инертной биомассы — вы по сути двигатель человечества, вы по сути и есть человечество, а остальные так, балласт, тащить который неудобно, но без которого все же нельзя.

    Ученые — так держать!

  29. раPhD:

    Может, уже обнаружили? //vz.ru/news/2011/9/23/524595.html

  30. Ytresq:

    Если мы не найдём хиггс, то Стандартная Модель в своём нынешнем виде окажется неверна. Механизм Хиггса в СМ — это стандарт для генерации масс. Если он не работает, придётся искать ему замену.

    Самое неприятное, что может произойти — открытие одного единственного бозона Хиггса, и ничего кроме.

    раPhD: не надо читать журналистский бред, читайте хорошие научно–популярные статьи //elementy.ru/news/431680

  31. GnFizik:

    С другой стороны все частицы не более свободные, чем кварки, только вместо сильного взаимодействия — гравитационное и электрическое.

  32. GnFizik:

    А что, струны и браны не описывают сильное взаимодействие? Тогда нафиг они вообще нужны?

  33. Ytresq:

    струны описывают вообще всё, что угодно, в этом их главный недостаток )

  34. Ytresq:

    мы говорим, что частица «свободна» тогда, когда в рамках решаемой задачи взаимодействиями можно пренебречь

  35. GnFizik:

    Только еще б добавил «могли б описывать».

  36. M2yls:

    Вот этот вопрос меня давно интересует, кстати. Вот скажем не найдете вы хиггза в диапазоне 100–300 ГэВ.

    Каковы (хотя бы теоретически) следующие действия?

    а) Пересчитать формулы, и продолжать искать хиггза в диапазоне 300–500ГэВ, потом 500–1ТэВ, потом… и так далее.
    б) Признать механизм хиггза (а значит половину Стандартной Модели) несостоятельной.
    в) Продолжить искать хиггза в рассчитанных сегодня пределах, набирая дополнительные годы статистики.?

  37. S-k:

    как было написано в книжке для ламеров от Грина — частица берет энергию в долг у вселенной, а распадаясь этот долг отдает. И понимай как хочешь 😀

  38. S-k:

    ой, я вопрос не дочитал. Я написал про спонтанное появление частицы в вакууме.

  39. Suova:

    Прочитав твой пост, я понял, что хочу купить как себе, так и подругам из научной сферы эти чудесные мимимишные подушки и спать на них. Странный кварк, чудо–то какое! А бета–распад так вообще, хоть на день рождения дари 🙂 Жаль, в России я так понимаю это сложно будет заказать–доставить.

    P.S. Тебе рекламным менеджером подрабатывать бы хорошо было, очень ты хорошо характеристики описал 🙂

  40. AvDummy:

    касательно треков

    магнитное поле искривляет траекторию, по характеру и степени искривления можно судить о заряде и массе частицы
    (ещё выводы позволяет делать длина и толщина трека, но это уже зависит от устройства регистрирующего излучения)

    в пузырьковой камере перенасыщенный пар, частицы образуют центры конденсации (камера вильсона)
    можно брать жидкость — получится пузырьковая камера

  41. AvDummy:

    возможно, стоит уточнить, почему поле что–то там искривляет
    магнитное поле действует на движущиеся заряженные частица с силой Лоренца (или Ампера, если мы говорим о проводнике с током)

  42. Ytresq:

    На самом деле, хиггс с большими массами искать проще, чем с малыми. Ну читайте википедию хотя бы, там всё написано. То есть к тому времени, как мы найдём или не найдём лёгкий хиггс, тяжёлый будет уже или точно открыт, или точно закрыт.

    Если хиггс не будет найден — это прекрасно, значит откроется новая глава в физике. Безхиггсовых моделей полно, читайте википедию опять же.

    Извините за отсылки к вики, но в двух словах это лучше не рассказывать, во избежание.

  43. M2yls:

    Не думаю, что на них можно спать. Это не подушки (ну, разве что брана, вселенная и реликтовое излучение), а маленькие игрушки размером с ладошку.

  44. Suova:

    Ну тогда не на них, а с ними.

  45. Peels:

    Вот вам картинка (из того же Церна, кстати) объясняющая всё:

    размер 500x375, 115.48 kb

  46. Ytchenko:

    это поэтому частицы описывают вензеля, так?

  47. M2yls:

    Хочу купить подругам из научной сферы эти чудесные мимимишные подушки и спать на них, точнее не на них а с ними?

    Так держать! 🙂

  48. Ytchenko:

    дороговаты
    проще заказать в ателье по образу и подобию сделать
    и выбрать тактильно приятный материал под себя

  49. M2yls:

    На какие только траты и глупости не пойдут мужчины, чтобы научные подруги из соседних отделов спали с ними. 😉

  50. Ytchenko:

    «самодельные» будут дороже как подарок )

  51. AvDummy:

    типа того

  52. Lattaf:

    объясни мне неумному, что же собой представляет этот бозон Хиггса? по каким признакам ученые определят, что это именно он, а не другая элем.частица? в инете эти ответы я не нашел ну или не понял, если нашел

  53. M2yls:

    Что из себя представляет бозон Хиггза, или вообще любой бозон (точнее калибровочный бозон) — это интересная тема.
    Продолжу объяснять на пальцах, покуда меня знающие люди отсюда с блогы не погнали.

    Сначала определение — калибровочные бозоны это кванты полей взаимодействия.

    Теперь что оно означает.

    Начнем с самого простого и всем известного электромагнитного поля. Даже с еще более простого поля — электрического.
    Если у нас есть электрически заряженная частица (например электрон), то вокруг него образуется шаровое электрическое поле, а если зарядов несколько, эти поля начинают друг на друга накладываться, вызвать силы взаимодействия, помните в школе изучали, подобная картинка была на обложке учебника физики за седьмой класс?

    \\\"image\\\"

    Теперь начнем трясти электрон вверх–вниз. Если представить, что электрон вроде как поплавок в пруду, от поплавка пойдут волны по воде. Так и от электрона по полю вокруг него пойдут электромагнитные волны. Можно сказать, что ускоренно движущийся электрон испускает электромагнитные волны, а по сути — он излучает обычный свет, ибо свет это тоже электромагнитная волна.

    Непрерывную световую волну можно (и нужно) разбить на мельчайшие частички — кванты света, или фотоны. Памятуя о корпускулярно–волновом дуализме, можно сказать, что движущийся электрон излучает электромагнитные волны, или же сказать, что он испускает поток фотонов, квантов света.

    Так вот фотон и есть квант электромагнитного поля, фотон — калибровочный бозон электромагнитного излучения.

    Есть и другие виды полей в природе — сильное, слабое, гравитационное. У каждого по идее должны быть свои кванты, свои калибровочные бозоны (особенно у гравитационного, ага).

    В 60х годах прошлого века старина Хиггз гипотетически предложил, что во Вселенной существует еще одно поле, скромно названное своим именем — поле Хиггза. Это поле, в отличие от электромагнитного, скажем, не распространяется от точечных источников, убывая с квадратом расстояния, а существует всегда и везде, пронизывая нас, звезды и галактики.

    В этом поле вместе с нами плавают все элементарные частицы, подспудно трясь об него, замедляясь от этого трения, тем самым получая из него массу. (Данное предложение очень корявое и очень образное — но так оно примерно и есть).

    Если ввести это выдуманное поле в стандартную модель — решаются многие загадки, начинают сходиться формулы, получаются красивые и стройные ответы в математическом аппарате.

    Раз есть поле — должен быть его квант. Его бозон. Бозон Хиггза.

    Но все это на настоящее время лишь абстрактная математическая теория, не подтвержденная конкретными результатами экспериментов. Бозон Хиггза (если он существует) можно обнаружить в столкновениях на гигантских ускорителях частиц. Но тут такая фишка — чем тяжелей частица, тем больше энергии нужно приложить, чтобы ее получить, и тем меньше времени она живет. Самые тяжелые на настоящее время частицы известные науке W, W+ и Z –бозоны (калибровочные бозоны слабого поля/взаимодействия) живут около 10–25 секунды. А бозон Хиггза по расчетам — еще тяжелей, значит еще нестабильней.

    Поэтому без Большого Адронного Коллайдера — никак.

    P.S. Ремарка автора. Я лично (не научное сообщество) не верю в то, что бозон Хиггза существует. Тут мы со Стивом Хоккингом заодно. 🙂
    Но на меня ссылаться не стоит, мало ли блогеров во что–то не верят. 🙂

  54. Ranova:

    хм вот сижу я, будущий инженер, который кванты даже как–то сдал и думаю, что с одной стороны было бы неплохо прочитать, но с другой, я же сдал кванты, имея крайне малые о них знания, но сдал же! и если я начну это читать, это будет значить, что я сам признаюсь себе какой я не умный : там хотя бы выкладок много? или только «кое–какие»?

  55. Ytchenko:

    очень хорошо и просто всё расставляет на места
    спасибо

  56. Suova:

    Тебе надо книгу писать — «Квантовая физика для гу… для чайников». Состояние сделаешь 🙂

  57. Ranova:

    ой ой он похож на того парня, которого стебал шелдон, он посвятил всю жизнь что бы рассказать физику обычным людям, лол

  58. Koorbsni:

    Стив Хоккинг не верит в бозон Хиггса? Я читал, что он поставил $100 на то, что его не найдут, однако в одной из его старых книг я прочитал, что он периодически ставит $100 на неудачу эксперимента, рассуждая так: «Я очень хочу, чтобы его нашли, а если не найдут у меня хотя бы будет утешительный бонус в $100».

  59. M2yls:

    Да я образно. 🙂 Просто я тоже 100 баксов поставил.

  60. Subucni:

    А можно еще вопрос?
    Как удается наблюдать нейтрино в пузырьковой камере, если оно практически не взаимодействует с веществом?

  61. Ytchenko:

    ключевое слово «практически»
    в закрытой для любого излучения камере, в идеально чистой воде, в идеальном спокойствии, с кучей датчиков есть вероятность, что оно где нибудь да заденет атом воды. это датчики и зафиксируют.

  62. M2yls:

    Логично. Первый эксперимент по обнаружению солнечного нейтрино был гениален в своей простоте. Как известно, нейтрино не взаимодействует с обычным веществом ни электромагнитным ни сильным взаимодействием. Практически не действует и гравитационно, ибо масса нейтрино настолько мала, что до последнего десятилетия считалось, что у этих частиц и вовсе массы нет. Нейтрино взаимодействует только слабым взаимодействием. А это действительно очень слабое и главное — очень редкое взаимодействие. Как уже упоминалось выше — все процессы в мире элементарных частиц носят вероятностный характер, и нейтрино может пролететь ПРЯМО ЧЕРЕЗ центр атома, ПРЯМО СКВОЗЬ протон, и вообще не провзаимодействовать с ним. Как в триллионе случаев и происходит, ибо через каждый кубический сантиметр нашего тела в секунду проносятся триллионы нейтрино, причем проносятся не только сквозь нас, но и сквозь планету Земля, вообще никак и ни с чем не взаимодействия.

    Хороший образный пример — среднее плохенькое нейтрино способно прошить свинцовую стену толщиной несколько световых лет, пока не столкнется с каким–либо атомом вещества.

    Но в одном случае на триллион, если нейтрино попадет точно в центр ядра атома, и если очень очень сильно повезет, нейтрино может провзаимодействовать с ядром, точнее с одним из протонов (или нейтронов). Если провзаимодействует с протоном, то может вообще выбить его из ядра, или же в нейтрон превратить. А так как химический элемент у нас определяется тупо количеством протонов в ядре атома, после такого взаимодействия этот атом превратится в совершенно другой химический элемент.

    И вот, что в 60х годах прошлого века придумал один чувак. Он взял железнодорожную цистерну емкостью в 300 тонн, наполнил ее доверху жидким хлором, и загнал в заброшенную подземную шахту в Южной Дакоте на глубину в полтора километра от поверхности. На такую глубину не может проникнуть ни одна, даже самая крутая частица, кроме нейтрино. И вот по расчетам, если в атом хлора попадает нейтрино, хлор превращается в аргон, а аргон это газ. Значит на этом месте образуется мааааленький пузырек воздуха. Реально маленький, размером с один атом. В сутки таких превращений происходит 2–3. Штуки. Атома. В сутки!

    Но за пару месяцев пузырьков набирается уже достаточное для обнаружения количество. Так и были впервые открыты солнечные нейтрино.

    Вообще, все детекторы по обнаружению космических и солнечных нейтрино в настоящее время устроены примерно по этому принципу. Зароем глубоко глубоко под землю огромную цистерну с какой–то жидкостью. Например у нас в Канаде, недалеко от Торонто используется дейтериевая вода, а в Японии, так и вообще обычная дистиллированная вода. И будем очень долго ждать, ибо нейтринные столкновения происходят 1–2 раза в сутки. Там где столкновение произошло, образуется какая–то уловимая детекторами фигня, которую фотографируют, практически как в пузырьковой камере.

    Физика нейтрино это физика терпения, тут нужно быть истинным дзен–буддистом, нетерпеливые не выдерживают… 🙂

  63. Ytchenko:

    отличное разъяснение!
    спасибо! знал только в общих чертах

  64. Ranova:

    я постиг дзен

  65. Suova:

    дзен дал тебе в лоб пучком нейтрино в ответ.

  66. Subucni:

    и навылет!

Добавить комментарий