Di cosa parliamo di continuo: il Bosone di Higgs, e perché è importante?
È stato detto che il modo migliore per imparare è insegnare. E se lo faccio bene, forse, forse, lo capirò un po 'meglio entro la fine dell'episodio.
Vorrei essere chiaro che questo video è per la persona i cui occhi si velano ogni volta che senti il termine bosone di Higgs. Sai che è una specie di particella, premio Nobel, massa, blah blah. Ma non capisci davvero di cosa si tratta e perché sia importante.
Innanzitutto, iniziamo con il modello standard. Queste sono essenzialmente le leggi della fisica delle particelle quando gli scienziati le comprendono. Spiegano tutta la materia e le forze che vediamo intorno a noi. Bene, la maggior parte della questione, ci sono alcuni grandi misteri, di cui discuteremo mentre approfondiremo.
Ma la cosa importante da capire è che ci sono due categorie principali: i fermioni e i bosoni.
I fermioni sono materia. Ci sono i protoni e i neutroni che sono costituiti da quark, e ci sono i leptoni, che sono indivisibili, come elettroni e neutrini. Con me finora? Tutto ciò che puoi toccare sono questi fermioni.
I bosoni sono le particelle che comunicano le forze dell'Universo. Quello con cui probabilmente hai familiarità è il fotone, che comunica la forza elettromagnetica. Poi c'è il gluone, che comunica la forza nucleare forte e i bosoni W e Z che comunicano la forza nucleare debole.
Mistero numero 1, gravità. Sebbene sia una delle forze fondamentali dell'Universo, nessuno ha scoperto una particella di bosone che comunica questa forza. Quindi, se stai cercando un premio Nobel, trova un bosone gravitazionale ed è tuo. Dimostra che la gravità non ha un bosone e puoi anche ottenere un premio Nobel. Ad ogni modo, c'è un premio Nobel per te.
Ancora una volta, questo è il modello standard e descrive accuratamente le leggi della natura come le vediamo intorno a noi.
Uno dei più grandi misteri irrisolti in fisica era il concetto di massa. Perché qualcosa ha massa o inerzia? Perché la quantità di "roba" fisica in un oggetto definisce quanto sia facile muoversi, o quanto sia difficile fermarlo?
Negli anni '60, il fisico Peter Higgs predisse che ci doveva essere una sorta di campo che permea tutto lo spazio e interagisce con la materia, un po 'come un pesce che nuota nell'acqua. Più massa ha un oggetto, più interagisce con questo campo di Higgs.
E proprio come le altre forze fondamentali nell'Universo, il campo di Higgs dovrebbe avere un bosone corrispondente per comunicare la forza - questo è il bosone di Higgs.
Il campo stesso non è rilevabile, ma se potessi in qualche modo rilevare le particelle di Higgs corrispondenti, potresti assumere l'esistenza del campo.
Ed è qui che entra in gioco il Large Hadron Collider. Il compito di un acceleratore di particelle è convertire l'energia in materia, attraverso la formula e = mc2. Accelerando le particelle - come i protoni - a velocità enormi, danno loro un'enorme quantità di energia cinetica. Infatti, nella sua configurazione attuale, l'LHC sposta i protoni a 0.999999991c, che è circa 10 km / h più lento della velocità della luce.
Quando i raggi di particelle che si muovono in direzioni opposte si schiantano insieme, concentra un'enorme quantità di energia in un piccolo volume di spazio. Questa energia ha bisogno di un posto dove andare, quindi si congela come materia (grazie Einstein). Più energia puoi collidere, più particelle massicce puoi creare.
E così, nel 2013, l'LHC ha permesso ai fisici di essere finalmente in grado di confermare la presenza del Bosone di Higgs sintonizzando l'energia delle collisioni esattamente al giusto livello e quindi rilevando la cascata di particelle che si verificano quando i bosoni di Higgs decadono.
Poiché vengono rilevate le particelle giuste, puoi assumere la presenza del bosone di Higgs, e per questo motivo, puoi assumere la presenza del campo di Higgs. Premi Nobel per tutti.
Ho detto che c'erano rimasti alcuni misteri; la gravità era una, certo, ma ce ne sono alcune altre. La realtà è che i fisici ora sanno che la questione che ho descritto è davvero solo una frazione dell'intero Universo. I cosmologi stimano che solo il 4% dell'Universo sia la normale materia barionica che conosciamo.
Un altro 23% è materia oscura e un ulteriore 73% è energia oscura. Quindi ci sono ancora molti misteri per tenere impegnati i fisici per anni.
E così, nel 2013, il Large Hadron Collider ha finalmente scoperto la particella che i fisici avevano previsto per 50 anni. L'ultimo pezzo del Modello standard è stato finalmente dimostrato di esistere e siamo più vicini a capire cos'è il 4% dell'Universo. L'altro 96% (oh, e gravità), è ancora un mistero totale.
I fisici stanno portando l'LHC a livelli sempre più alti di energia, per cercare altre particelle, per capire la materia oscura e vedere se possono generare microscopici buchi neri. Questo potente strumento ha molta più scienza da rivelare, quindi rimanete sintonizzati.
Questo è il Bosone di Higgs in breve. Fammi sapere se ci sono altri concetti di fisica delle particelle di cui vorresti parlare. Inserisci le tue idee nei commenti qui sotto.
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