Бозон Хиггса - основа материи

Муниципальное общеобразовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа № 92

с углубленным изучением отдельных предметов»

НПК «Мы – будущее России»

Секция ИНФОРМАТИКА

 БОЗОН ХИГГСА –

 ОСНОВА МАТЕРИИ

                                                                                   Авторы:

                                                                       Ткаченко Артем  

                                                                       5 «В» класс, школа № 92

                                                                       Научный руководитель:

                                                                        Симоненко Людмила Сергеевна

                  учитель информатики, школа №92

Кемерово 2014

Цель исследования: 

Познакомится с  бозоном – Хиггса, полем Хиггса.

Задачи исследования:

- ознакомиться с термином «Большой адронный коллайдер»;

- ознакомиться со  «Стандартной моделью» космоса;

- изучить  понятия бозон Хиггса, поле Хиггса;

- изучить способ получения бозона Хиггса;

- проявлять самостоятельность и инициативу при освоении навыков работы с компьютером.

Метод:  поисково-исследовательский.

Мне интересно всё, что связано с космосом.  Открытие бозона Хиггса и поля Хиггса это новый взгляд на возникновение Вселенной и всего того что нас окружает. Это открытие поможет человечеству понять, как всё образовалось и возможно откроет людям путь к путешествиям сквозь пространство и время.  Мне  интересно познакомится с этими понятиями.

Из чего состоит Вселенная? Как все начиналось? Без масс, Вселенная была бы совсем другой. Например, если бы электрон не имел массу, то не было бы никаких атомов, следовательно, не было бы никаких молекул, никакой химии, никакой биологии и не было бы звезд, планет и людей.

Чтобы найти ответы на эти вопросы физики Европейской организации ядерных исследований используют Большой адронный коллайдер.

Это самый мощный в мире ускорительный комплекс для разгона элементарных частиц, эксперименты на котором помогают выявить элементарный бозон и доказать существование «поля Хиггса».

Приблизительно 40 лет назад ученые вывели «Стандартную модель» космоса. Она представляет собой теорию, описывающую «принципы работы» нашей Вселенной. Теория гласит, что существуют четыре силы и двенадцать различных между собой частиц – именно они составляют основу Вселенной.

          Четыре силы – это электромагнитное взаимодействие, слабое и сильное взаимодействие, и гравитация. А дюжина частиц делится на две составляющие – шесть лептонов и шесть кварков.  Первые являются основой электронов и их антагонистов – так называемого электронного нейтрино. Что касается кварков, то они являются частицами, образующими нейтроны и протоны. Модель предсказывала, что ни у одной из частиц – вообще ни у одной – нет массы.  Самая главная проблема, что без массы частицы должны разлетаться друг от друга со скоростью света.  

В 60-х годах XX века английский физик Питер Хиггс предложил в Стандартную модель поправку.  Хиггс предположил, что в космосе существует неизвестное нам поле — его так и назвали впоследствии «полем Хиггса», действующее на все элементарные частицы замедляющим образом. Любые элементарные частицы, движущиеся сквозь время и пространство, движутся также и сквозь поле Хиггса; оно затрудняет ускорение частиц, но не мешает их равномерному движению. Частицы становятся более инертными, под действием внешних сил они начинают двигаться как-то неохотно – иными словами, у них появляется масса.   Можно сказать так: частицы, изначально лишенные массы, попав в поле Хиггса, приобретают некую массу. То есть масса есть мера взаимодействия частицы с полем Хиггса. Данное поле можно обнаружить лишь благодаря частицам, возникающим из него на доли секунды, — хиггс-бозонам.

Бозон Хиггса –   это очень крупная частица – ее энергия больше, чем у атома водорода в сотни раз. В частности потому и построили Большой адронный коллайдер – только на нем достижимы столь высокие энергии, только в нем при столкновении разогнанных до высочайших скоростей частиц может родиться бозон.  

Вы не можете увидеть бозон Хиггса, и ни один из датчиков и приборов не может уловить, выделить из поля Хиггса бозоны, которыми оно сформировано.

  В Большом адроном коллайдере в ЦЕРНе (Европейская организация ядерных исследований), протоны разгоняются до скорости, близкой к скорости света, во встречных направлениях в результате их столкновения происходит мощный взрыв. Протоны сталкиваются, разрушая друг друга, это сопровождается высвобождением колоссальной энергии.

  Образовавшиеся частицы разлетаются струями из огненного эпицентра взрыва, происходит обратная свертка энергии в крошечные спектры масс.

  Множество датчиков и сенсоров по всему   коллайдеру отслеживают и анализируют треки и другие данные по исследуемым частицам, миллион раз, и даже десятки миллионов раз, в секунду. Необходимо фиксировать данные с такой частотой на протяжении долгого времени. Внезапно появляется бозон Хиггса.  Хиггсон неустойчив и распадается на  каскад частиц.

  Открытие было сделано!

 Ученные выяснили, что каждая из  основополагающих сил, которые описаны в Стандартной модели, имеет собственный бозон. Пока найден лишь один, и по предположению, его функция заключается в предании массы частицам. Материя не может иметь массы без наличия бозона Хиггса.  Бозон Хиггса является основой, частицей поля Хиггса. Масса у  частиц возникает при взаимодействии с полем Хиггса. Тогда можно смело заверить, что все существующее в обозримой вселенной, наделенное массой, так или иначе соприкасается с этим полем.

  А это означает – поле Хиггса есть везде и во всем. Бозон Хиггса является основой материи.

   Благодарю за внимание!

 Источники:

www.festivalnauki.ru/.../i-bystryh-razumom-bozonov-v-kollaydere-bols...‎

www.nanometer.ru/2013/10/31/13832455249445_336392.html‎

bak-cern.ru/bozon-higgsa/

techtimes.ru/bozon-khiggsa-i-ego-rol.html‎