04/07/2012 - Was ist Higgs Boson?

Menéame

Es ist eine Art von Elementarteilchen, die angenommen wird, hat eine wesentliche Rolle in dem Mechanismus, durch den die Masse im Universum entsteht. Die Bestätigung oder Widerlegung ihrer Existenz ist eines der Ziele der Großer Hadron-Kollisator (LHC) der größte und leistungsfähigste Teilchenbeschleuniger der Welt, der vom Europäischen Labor für Partikelphysik (CERN) an der französisch-schweizerischen Grenze in der Nähe von Genf betrieben wird.

Warum ist Higgs Boson so wichtig?

Weil es das einzige Teilchen ist, das vom Standardmodell für Teilchenphysik vorhergesagt wurde, das noch nicht entdeckt wurde. Das Standardmodell beschreibt die Elementarteilchen und ihre Wechselwirkungen perfekt, aber es bleibt noch ein wichtiger Teil zu bestätigen, genau der Teil, der auf den Ursprung der Masse reagiert. Ohne Masse wäre das Universum ein ganz anderer Ort. Wenn das Elektron keine Masse hätte, gäbe es keine Atome, und so würde es keine Materie geben, wie wir sie kennen, also gäbe es weder Chemie noch Biologie, noch würden wir selbst existieren.

Um dies zu erklären, setzten mehrere Physiker, darunter der britische Peter Higgs, in den 60er Jahren des 20. Jahrhunderts einen Mechanismus ein, der als "Higgsfeld" bekannt ist. Wie Photon der grundlegende Bestandteil des elektromagnetischen Feldes und des Lichts ist, so erfordert das Higgs-Feld die Existenz eines Teilchens, das es zusammensetzt, das Physiker "Higgs-Bosn" nennen.

Wie funktioniert der Higgs-Mechanismus?

Das Higgs-Feld wäre eine Art Kontinuum, das sich über den ganzen Raum erstreckt, bestehend aus einer unzähligen Anzahl von Higgs Bosonen. Die Partikelmasse würde durch eine "Frucht" mit dem Higgs-Feld verursacht werden, so dass die Partikel, die eine größere Reibung mit diesem Feld haben, eine größere Masse haben.

Was ist ein "Boss"?

Die subatomaren Partikel sind in zwei Typen unterteilt: Fermion und Bosonen. Die Fermione sind Teilchen, die Materie bilden, und die Bosonen tragen Kräfte oder Interaktionen. Die Atomkomponenten (Elektronen, Protonen und Neutronen) sind fermion, während Photon, Gluton und Boson W und Z, die jeweils für elektromagnetische, starke und schwache nukleare Kräfte verantwortlich sind, Bosonen sind.

Wie kann man Higgs Boson erkennen?

Das Higgs-Boson kann nicht direkt erkannt werden, da es nach dem Auftreten fast sofort zerfällt und zu anderen familiären Elementarteilchen führt. Was Sie sehen können, sind Ihre "Fingerabdrücke"andere Partikel, die im LHC nachweisbar sein können. Im Inneren des Beschleunigerrings kollidieren Protonen miteinander mit einer Geschwindigkeit, die nahe der Lichtgeschwindigkeit liegt.

Wenn Kollisionen an strategischen Punkten auftreten, an denen große Detektoren angebracht sind, wird die Bewegungsenergie freigesetzt und zur Erzeugung anderer Partikel zur Verfügung stehen. Je größer die Energie der Partikel, die mehr Masse treffen, desto höher sind die daraus resultierenden Partikel, wie die berühmte Gleichung von Einstein E=mc2 zeigt.

Da die Theorie nicht ihre Masse, sondern eine breite Palette von möglichen Werten festlegt, sind sehr leistungsstarke Beschleuniger erforderlich, um dieses neue Gebiet der Physik zu erforschen. LHC ist der Höhepunkt einer "Energieskalierung," die darauf abzielt, Higgs Boson in Teilchenbeschleunigern zu entdecken. Wenn das LHC 2014 seine maximale Leistung erreicht, wird es Protonen mit einer Energie von etwa 14 Teraelectronvoltium (TEV) kollidieren. Derzeit funktioniert es mehr als die Hälfte, 8 TeV. Falls vorhanden, wird das Higgs-Partikel in jedem Fall im LHC erzeugt.

Wann wird man wissen, ob Higgs Boson gefunden wurde?

In Partikelphysik wird das Beobachtungskonzept statistisch in Bezug auf Standardabweichungen oder 'Sigmas' definiert, die die Wahrscheinlichkeit eines experimentellen Ergebnisses auf Zufall beruhen lassen, anstatt auf eine tatsächliche Wirkung.

Um eine größere statistische Bedeutung zu erzielen und damit die Beobachtungschancen zu erhöhen, müssen die Experimente viele Daten analysieren. LHC erzeugt ca. 300 Millionen Kollisionen pro Sekunde, so dass die zu analysierende Datenmenge enorm ist. Es wird in umgekehrten Femtobarns gemessen, eine Einheit, die eine Vorstellung davon gibt, wie viele Kollisionen in einem Teilchenbeschleuniger pro Flächen- und Zeiteinheit (Licht) auftreten.

Wenn eine Maßnahme 5 Zeichen Sicherheitsstufe Man spricht von "Beobachtung." Um 5 Sigmen zu erreichen, müssten wir mehr als 20 Mal hintereinander Gesichter ziehen, eine Wahrscheinlichkeit von weniger als 0,00006%. Um sicher zu sein, dass eine Beobachtung einem Higgs Boson des Standardmodells entspricht und nicht einem anderen Teilchen, müssen Sie die Eigenschaften des neuen Teilchens im Detail und mit weiteren Daten untersuchen. Insbesondere, wenn die Art und Weise, wie es produziert und zerfällt stimmt mit dem, was durch die Theorie vorhergesagt oder nicht, was noch interessanter wäre.

Was wissen wir bis zum Moment von Higgs Boson?

Direkte Suchen in früheren Teilchenbeschleunigern wie CERN und Tevatron vom Fermi-Laboratorium der Vereinigten Staaten haben ergeben, dass die Masse des Higgs-Bosons mehr als 114 GeV betragen sollte (Gigaelectronvoltium); 1 Gigaelectronvoltium entspricht etwa der Masse eines Protons). Andere indirekte Beweise, die bei physischen Prozessen beobachtet wurden, die Higgs Boson miteinbeziehen, ließen eine Masse größer als 158 GeV.

Ergebnisse zur Suche nach Higgs Boson beim LHC wurden im Dezember 2011 beim CERN vorgelegt, die aus 5 inversen Femtobarn-Daten stammen, die seit 2010 erhoben wurden. Diese Ergebnisse zeigten, dass der wahrscheinlichste Massenbereich zwischen 116 und 130 GeV (Gigaelectronvoltium) liegt, entsprechend dem ATLAS-Experiment, und zwischen 115 und 127 GeV nach dem CMS-Experience. Das Interessante daran ist, dass die beiden großen LHC-Experimente Hinweise auf ihre Präsenz in der Region zwischen 124 und 126 GeV fanden.

Am 4. Juli werden ATLAS und CMS im CERN neue Ergebnisse zur Suche nach dem Higgs mit 10 inversen Datenfemtobarn insgesamt im Zeitraum 2011-2012 vorlegen. Bis Ende 2012 wird erwartet, dass die von ATLAS und CMS erhobenen Daten die Existenz des Higgs-Bosons im Standardmodell endgültig bestätigen oder ausschließen.

Was ist, wenn man Higgs Boson entdeckt?

Es wäre der Beginn einer neuen Phase in der Teilchenphysik.. Es würde den Weg in der Forschung vieler anderer physischer Phänomene markieren, wie die Natur der dunklen Materie, eine Art Materie, die 23

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