มันไม่เหมือนใครที่มีรูปถ่ายจริงของอนุภาค เครดิตภาพ: Michael Taylor/Shutterstock.com
สิบปีที่แล้ววันนี้เมื่อวันที่ 4 กรกฎาคม 2012 Atlas และ CMS Collaborations โดยใช้ Large Hadron Collider ที่ CERN ประกาศการค้นพบอนุภาค Higgs Boson มันเป็นองค์ประกอบสำคัญที่เป็นที่ต้องการของทฤษฎีฟิสิกส์อนุภาคแบบจำลองมาตรฐาน มันเป็นรากฐานที่อนุภาคในจักรวาลมีมวล
สอง เอกสารตีพิมพ์ในวันนี้ในธรรมชาติเปิดเผยผลลัพธ์ที่ทันสมัยที่สุดจาก "อนุภาคพระเจ้า" ที่เข้าใจยาก
ทั่วทั้งจักรวาลมีสนามที่เรียกว่าสนามฮิกส์ อนุภาคใด ๆ ที่มีมวลโต้ตอบกับสนามนี้และการโต้ตอบนั้นเป็นสื่อกลางโดย Higgs Boson Boson นั้นมีปฏิสัมพันธ์กับสนามดังนั้นจึงมีมวลหนักกว่าโปรตอนประมาณ 125 เท่าอนุภาคที่มีประจุบวกซึ่งตั้งอยู่ที่กึ่งกลางของอะตอม
อันการเปรียบเทียบที่มีชื่อเสียงการอธิบายว่าอนุภาคมีปฏิสัมพันธ์กับสนามอย่างไรมีคนดังและคนทั่วไปที่เข้ามาและเดินผ่านงานปาร์ตี้ค็อกเทล ผู้มีชื่อเสียง [อนุภาคหนัก] จะดึงดูดแขกของปาร์ตี้มากขึ้น [Higgs Bosons] มากกว่าคนทั่วไป [อนุภาคที่เบากว่า]
นี่คือวิธีที่มวลของอนุภาคพื้นฐานมาถึง - ควาร์กอิเล็กตรอน ฯลฯ - และมารวมกันในอะตอมพวกเขาสร้างเราและทุกสิ่งที่คุณเห็น
ใครค้นพบ Higgs Boson?
กรอบทฤษฎีนี้ถูกหยิบยกโดยสามกลุ่มอิสระ: Peter Higgs, Robert Brout และFrançois Englert และ Gerald Guralnik, Cr Hagen และ Tom Kibble ย้อนกลับไปในปี 1964 Cern ว่า Higgs Boson สามารถตามล่าได้ ที่นั่น Atlas เครื่องตรวจจับและ CMS บันทึกการชนของลำแสงโปรตอนพร้อมที่จะมองเห็นอนุภาคใหม่ที่อาจเกิดขึ้น
การรวบรวมข้อมูลเริ่มขึ้นในเดือนมีนาคม 2010 และภายในเดือนกรกฎาคม 2012 พวกเขามีหลักฐานเพียงพอที่จะสนับสนุนการค้นพบ พวกเขามาถึงมาตรฐานทองคำของ 5 sigmas ซึ่งหมายความว่ามีโอกาสประมาณหนึ่งใน 3.5 ล้านที่ผลลัพธ์คือความบังเอิญ การค้นพบเป็นหน้าต่างสู่พื้นที่ใหม่ของฟิสิกส์อนุภาค
“ ภาคฮิกส์เชื่อมต่อโดยตรงกับคำถามที่ลึกซึ้งมากที่เกี่ยวข้องกับวิวัฒนาการของจักรวาลยุคแรกและความมั่นคงของสูญญากาศรวมถึงรูปแบบมวลที่โดดเด่นของอนุภาคสสาร” Andreas Hoecker โฆษกของ Atlas กล่าวใน Aคำแถลง-
“ ความสัมพันธ์ของแต่ละอนุภาคกับ Higgs Boson นั้นพิเศษและให้การทดสอบที่ไม่ซ้ำกันของแบบจำลองมาตรฐาน ในช่วงสิบปีที่ผ่านมาเราได้สังเกตและวัดการผลิตหลักและกลไกการสลายตัวทั้งหมดของ Higgs Boson ตามที่สรุปไว้ในกระดาษของวันนี้”
ในปี 2013 Higgs และ Englert ได้รับรางวัลโนเบลสำหรับฟิสิกส์สำหรับการค้นพบ
ทำไมจึงเรียกว่า "อนุภาคของพระเจ้า"?
ชื่อเล่น "อนุภาคพระเจ้า" อาจไม่ได้รับความนิยมมากในหมู่นักฟิสิกส์ แต่มันเป็นนักฟิสิกส์ที่ทำให้มันเป็นที่นิยม นักฟิสิกส์ที่ได้รับรางวัลโนเบล Leon M. Lederman พร้อมกับนักเขียนวิทยาศาสตร์ Dick Teresi เขียนหนังสือวิทยาศาสตร์ยอดนิยมเกี่ยวกับ Higgs Boson ในปี 1993 ด้วยชื่อThe God Particle: ถ้าจักรวาลเป็นคำตอบคำถามคืออะไร?กลยุทธ์ที่ยอดเยี่ยมในการตกผลึกความสำคัญของรายการ subatomic นี้ในจิตใจของสาธารณะ
"ทำไมต้องเป็นอนุภาคของพระเจ้า? เหตุผลสองประการหนึ่งผู้จัดพิมพ์จะไม่ให้เราเรียกมันว่าอนุภาค goddamn แม้ว่ามันอาจจะเป็นชื่อที่เหมาะสมกว่าเนื่องจากธรรมชาติที่ชั่วร้ายและค่าใช้จ่ายที่เกิดขึ้นและสองมีการเชื่อมต่อ แปลก ๆ ไปที่หนังสือเล่มอื่นที่เก่ากว่ามาก "Lederman อธิบายในหนังสือ-
ความจริงที่ว่าสนามฮิกส์ให้มวลกับอนุภาคเป็นสิ่งสำคัญสำหรับจักรวาล จะไม่มีอะไรเป็นอย่างอื่น โบซอนเป็นรากฐานที่สำคัญของไม่เพียง แต่แบบจำลองฟิสิกส์ของเราเท่านั้น
การค้นพบ Higgs Boson เปลี่ยนฟิสิกส์อย่างไร
นับตั้งแต่การค้นพบครั้งแรกการทดลอง ATLAS ได้บันทึกเหตุการณ์ Higgs Bosons เพิ่มขึ้น 30 เท่า สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยทดสอบพฤติกรรมของ Higgs Boson กับอนุภาคพื้นฐานอื่น ๆ การเบี่ยงเบนจากแบบจำลองมาตรฐานแม้กระทั่งน้อยที่สุดก็สามารถบอกเราเกี่ยวกับสิ่งที่ฟิสิกส์ที่น่าสนใจยังไม่พบ
การค้นพบของทศวรรษแรกของฮิกส์ส่วนใหญ่มาจากการวิ่งครั้งที่สองของ Hadron Collider ขนาดใหญ่ระหว่างปี 2015 ถึง 2018 การสังเกตมีความสอดคล้องอย่างน่าทึ่งกับการทำนายของแบบจำลองมาตรฐานซึ่งอนุญาตให้นักฟิสิกส์วางข้อ จำกัด ที่น่าสนใจและเข้มงวด หลายรุ่นที่พยายามอธิบายปรากฏการณ์นอกเหนือจากโมเดลมาตรฐาน
ในขณะที่คำใบ้ของฟิสิกส์เกินกว่ารุ่นมาตรฐานได้กลายเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นไม่กี่ปีที่ผ่านมาการละเว้นที่เห็นได้ชัดที่สุดของแบบจำลองยังคงเป็นแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจึงมีที่ว่างสำหรับการขยายอย่างแน่นอน พื้นที่การวิจัยอีกอย่างหนึ่งคือสสารมืดสารสมมุติที่ควรมีมากกว่าเรื่องปกติในจักรวาลโดยห้าต่อหนึ่ง
“ Higgs Boson เองอาจชี้ไปที่ปรากฏการณ์ใหม่รวมถึงบางอย่างที่อาจรับผิดชอบเรื่อง Dark Matter ในจักรวาล” โฆษกของ CMS Luca Malgeriพูดว่า- “ Atlas และ CMS กำลังทำการค้นหาจำนวนมากเพื่อตรวจสอบกระบวนการที่ไม่คาดคิดทุกรูปแบบที่เกี่ยวข้องกับ Higgs Boson”
“ อนุภาคใหม่ใด ๆ ที่มีมวลอาจโต้ตอบกับ Higgs Boson” Guillaume Unal ผู้ประสานงานฟิสิกส์ Atlas อธิบาย“ เราสามารถสังเกตอนุภาคเหล่านี้ได้โดยตรงในการค้นหาโดยเฉพาะหรือทางอ้อมโดยการวัดคุณสมบัติจลนศาสตร์และสมมาตรอย่างแม่นยำ ในลูปควอนตัมอาจเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติเหล่านี้จากที่คาดการณ์ไว้โดยแบบจำลองมาตรฐาน”
อะไรต่อไปสำหรับ "อนุภาคของพระเจ้า"?
ที่LHC Run 3 จะเริ่มในวันพรุ่งนี้ทำงานตลอดเวลาเกือบสี่ปีด้วยพลังงานสถิติของโวลต์อิเล็กตรอน 13.6 ล้านล้านโวลต์ สิ่งนี้จะช่วยให้ความเข้าใจที่แม่นยำยิ่งขึ้นเกี่ยวกับ Higgs Boson และอาจเป็นอนุภาคใหม่
