Совет 1: Что такое хиггсовский бозон

Теоретическая физика – область науки, открывающая бесконечные просторы для будущих изобретений, но при этом не имеющая никакой практической ценности в данный момент. Поэтому, чтобы по-настоящему заинтересовать рядового обывателя, физики должны открыть нечто настолько серьезное, что перевернуло бы научный мир.



Задача любой науки, прежде всего, понять законы, по которым происходят те или иные явления. На поверхности все просто: существует сила всемирного тяготения, действующая по некоторому закону. Но встает глобальный вопрос – откуда она берется? Что конкретно связывает бесконечно далекие друг от друга тела в космосе?

Всего существует 4 фундаментальные силы, подобные гравитации, причем три из них удалось «связать» (т.е. все три силы представить как единственную, но в разных ситуациях) между собой так называемой «Стандартной моделью». Именно на нее опирается сегодня вся современная физика.

Стандартная модель достаточно элегантно делит все вещество вселенной на 24 частицы (бесконечно меньшие, чем атомы), которые взаимодействуют друг с другом в разных комбинациях. Однако, физикам мало такой конкретики: среди прочих частиц стандартная модель описала фотон света, который почему-то не имеет массы! Логично задать вопрос: что же такое «масса», если фотон может «по собственному желанию» ей не обладать вовсе?

Очевидно, что массово опыты с вещами в триллионы раз меньшими, чем человеческий волос, проводить нельзя, и все физические законы можно выводить только на уровне формул. Так и поступил в 1965 году Питер Хиггс: он взял одно из базовых уравнений стандартной модели и дописал туда несколько новых символов, которые до него «не учитывались». Такая модификация была совершенно необоснованной выдумкой, но ставила все на свои места. Ученый сказал: вселенная заполнена некоторым полем (как бассейн водой). И точно так же, как в бассейне, жидкость замедляет человека, поле замедляет все частицы в нем.

Но ведь поле должно из чего-то состоять? Решили, что оно состоит из «бозонов», названых Хиггсовскими, и как раз эти бозоны «липнут» почти ко всему вокруг себя, придавая массу. А фотоны, например, эти компоненты поля игнорируют и потому массой могут не обладать.

Таким образом, когда нужное поле действительно смогли зарегистрировать, оказалось что «наугад» добавленныеХиггсом компоненты уравнения оказались правильными! Больше того: они подтвердили, что и само уравнение верно, а значит – верна и почти вся современная физика. Не окажись бозона на месте, ученым пришлось бы полностью перерабатывать всю стандартную модель (а значит, и современную физику), ведь она бы имела явные логические дыры.


Совет 2: Что такое гипотетическая частица

Физика позволяет ученому предсказать будущее. Поняв, по какому закону развивается тот или иной процесс, можно наверняка сказать, что будет с объектом через какое-либо время. Казалось бы – это мощнейший инструмент в руках человека! Но нет: математика куда интереснее, потому что она помогает опередить любые физические эксперименты на десятки лет, предсказывая то, что пока не открыто. Как, например, гипотетические частицы.



Ответ на вопрос лежит на поверхности: гипотетической частицей считается та, что еще не открыта - не обнаружена и не зарегистрирована. До недавних пор таковой являлся, например, бозон Хиггса. Но возникает вопрос: откуда же вообще взялось такое понятие, если на практике никто и близко не сталкивался с ним?

Итак, современная физика «стоит» на квантовой теории поля, из которой вытекает физика элементарных частиц. В сущности, наука опирается на тезис о том, что все во Вселенной состоит из кусочков настолько маленьких, что поделить их ни на что больше нельзя. При этом у частиц совершенно различные свойства и их может ничто не объединять между собой.

Условно можно поделить все на две группы: «вещество» и «взаимодействие». Если с первым вопросов не возникает, то второе – попытка на самом фундаментальном уровне объяснить, откуда берется гравитация, магнетизм и другие силы. Важно отметить, что уже на этом этапе вся наука уходит в чисто математический аппарат, очень слабо поддающийся экспериментам.

Страсть ученых в том, чтобы максимально упрощать, связав все элементы между собой - примером тому является суперсимметрия. Это теория (гипотетическая, т.е. недоказанная), объединяющая вещество и взаимодействие в одну систему, позволяя преобразовывать одну частицу в другую (фактически – делать материю из чистой энергии).

В глубинах этой теории и рождаются гипотетические частицы. На математическом уровне каждой известной нам частице сопоставляется «суперсимметричный партнер»: т.е. нечто такое же, но со знаком «минус». В частности, именно из этих элементов состояла бы «темная материя», существование которой тоже доказано лишь на уровне математической теории.

В общем случае «гипотетическими» можно считать еще более десятка частиц (вроде гравитона, объяснившего бы гравитационные взаимодействия) – но это уже понятие несколько обширнее.


Видео по теме
Поиск
Совет полезен?
Добавить комментарий к статье
Осталось символов: 500