¿Qué es la partícula divina? ¿Es antimateria? Si no, ¿en qué se diferencia de la antimateria? (Si eres más detallado te daré más puntos)

Partícula de Dios

También llamada bosón de Higgs

El bosón de Higgs (o partícula de Higgs, bosón de la partícula de Higgs) es un bosón con espín cero predicho por el modelo estándar. de la física de partículas, pero aún no se ha observado experimentalmente. También es la última partícula no descubierta en el Modelo Estándar.

El físico británico P.W. Higgs propuso el mecanismo de Higgs. En este mecanismo, el campo de Higgs provoca una ruptura espontánea de la simetría e imparte masa a los propagadores de calibre y a los fermiones. La partícula de Higgs es un campo de excitación cuantificado del campo de Higgs, que adquiere masa mediante la autointeracción.

Partículas fantasma - Partículas de Higgs

Desde que Sir Thomson descubrió el electrón en 1899, hasta ahora, durante más de un siglo, el ser humano ha estado explorando incansablemente el misterio del mundo microscópico. Cuando el Fermilab de Estados Unidos anunció al mundo que había descubierto el quark superior el 2 de marzo de 1995, se habían obtenido 60 de las 61 partículas elementales predichas por un conjunto de modelos de física de partículas llamado Modelo Estándar con el apoyo y la verificación. A partir de datos experimentales, parece que el modelo estándar está a punto de obtener una victoria decisiva. La exploración de la microestructura de la materia ha llegado a su fin. Parece que los humanos están a punto de escuchar estos altibajos, llenos de clímax. El movimiento de exploración con cadencia, pero todavía hay una partícula deambulando fuera de este glorioso edificio, como un fantasma. Esta es la partícula de Higgs, y es esta partícula la que puede derribar todo el edificio. Pero puede revelarnos un nuevo viaje de exploración. Repasemos primero la historia del desarrollo de la física de partículas desde mediados del siglo pasado y la corriente principal de la teoría del modelo estándar.

Modelo estándar

La física de partículas experimentó un breve período difícil en la década de 1950. Según Stephen, premio Nobel y uno de los proponentes de la teoría unificada electrodébil, en palabras de Weinberg. Fue "una época llena de frustración y confusión". Casi todas las teorías que se habían aplicado en ese momento encontraron grandes problemas. Estas confusiones inspiraron a los físicos a encontrar nuevas respuestas. A partir de la década de 1960, basándose en la teoría del campo calibre no abeliano de Yang-Mills, se construyó gradualmente la teoría moderna del modelo estándar. Hoy en día, el modelo estándar se ha convertido desde hace mucho tiempo en la teoría dominante de la física de partículas, y muchas de sus predicciones han sido confirmadas continuamente por interesantes resultados experimentales, uno tras otro. El Modelo Estándar es un conjunto de teorías que describen las tres fuerzas fundamentales, la fuerza fuerte, la fuerza débil y la fuerza electromagnética, así como las partículas elementales que componen toda la materia. Cae bajo el paraguas de la teoría cuántica de campos, pero no describe la gravedad.

El modelo estándar incluye dos tipos de fermiones y bosones: los fermiones tienen espín medio entero y obedecen el principio de incompatibilidad de Pauli (este principio establece que ningún fermión idéntico puede ocupar el mismo estado cuántico); los bosones tienen partículas enteras; girar y no obedecer el principio de exclusión de Pauli. En pocas palabras, los fermiones forman las partículas de materia, mientras que los bosones son responsables de transmitir diversas fuerzas. La teoría electrodébil unificada y la cromodinámica cuántica se fusionan en una sola en el modelo estándar. Estas teorías se basan en la teoría del campo de calibre, que empareja fermiones con bosones para describir las fuerzas entre fermiones. Dado que la función lagrangiana de cada grupo de bosones intermediarios es invariante en la transformación de calibre, estos bosones intermediarios se denominan "bosones de calibre".

Los bosones incluidos en el modelo estándar incluyen: fotones encargados de transmitir la fuerza electromagnética; bosones W y Z encargados de transmitir la fuerza nuclear débil; y ocho tipos de gluones encargados de transmitir la fuerza nuclear fuerte.

El bosón de Higgs que mencionamos originalmente también es un bosón. Sin embargo, se diferencia de los bosones de calibre mencionados anteriormente. La partícula de Higgs es responsable de guiar la ruptura espontánea de la simetría en las transformaciones de calibre. de masa inercial y, por tanto, no es un bosón de calibre. Entonces, ¿por qué son tan importantes las cuestiones de calidad? Para responder a esta pregunta, debemos remontarnos al inicio de la exploración teórica en los años sesenta. Durante el proceso de investigación, el principal obstáculo encontrado en la aplicación del método de Yang-Mills a interacciones débiles o fuertes es el problema de la masa. Debido a la simetría de calibre de la teoría de calibre, los bosones de calibre tienen prohibido transportar masa. No permitir que los bosones de calibre tengan masa. Es inconsistente con las observaciones del experimento. Si el problema de calidad no se puede resolver, toda la investigación perderá su fundamento.

Al principio, se intentó utilizar el mecanismo de ruptura espontánea de la simetría, es decir, romper los estrictos requisitos de simetría de la cantidad lagrangiana en la teoría de calibre, de modo que la cantidad lagrangiana en el vacío físico ya no satisficiera esta simetría. en 1962, todo espontáneo Se ha demostrado que la ruptura de la simetría debe ir acompañada de una partícula sin masa y sin espín, lo que sin duda es imposible. En 1964, el físico británico Higgs resolvió este problema de modo que cuando se produce una ruptura espontánea de la simetría, la partícula sin masa y sin espín todavía existe, pero se convierte en una partícula calibre con componente de helicidad cero, de modo que la partícula calibre adquiere masa. Este método está tomado del modelo estándar actual, que implementa el llamado mecanismo de Higgs mediante la introducción del campo escalar básico: el campo de Higgs. La ruptura de la simetría se produce a través del campo de Higgs, dejando una partícula de Higgs con espín cero en el mundo real.

De esta manera entendemos por qué la partícula de Higgs es tan importante. Se puede decir que es la piedra angular de todo el Modelo Estándar. Si la partícula de Higgs no existe, todo el Modelo Estándar será ineficaz. .

Es difícil de encontrar

Sin embargo, la verdadera identidad de la partícula de Higgs nunca se ha conocido. Varias veces, la gente pareció haber descubierto rastros de la partícula de Higgs, y luego. Parecía que deliberadamente mostró su sombra frente a la gente y luego desapareció en la oscuridad como un fantasma.

En el año 2000, el personal del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) en Suiza capturó la partícula de Higgs de 115 GeV a través del colisionador electrón-positrón más grande del mundo, el LEP, pero sus estadísticas de entonces no eran suficientes para sacar conclusiones. cualquier inferencia definitiva.

En otra ocasión, en 2003, los físicos intentaron analizar el movimiento de la partícula de Higgs mediante la colisión de protones y antiprotones en el Colisionador de Protones Positivos y Negativos del Fermilab en Chicago, EE. UU., intentando confirmar o refutar trayectorias experimentales anteriores. resultados en el CERN. Sin embargo, como el plan anterior para recuperar antiprotones de antiguos experimentos no era factible y el colisionador de protones positivos y negativos, que existía desde hacía 20 años, también estaba en etapa de reemplazo, llevaría mucho tiempo repararlo. , por lo que la investigación de laboratorio de Mi resultó muy costosa.

Sin embargo, la gente parece estar decidida a encontrar esta misteriosa partícula. En 2005, el CERN, cerca de la frontera entre Suiza y Francia, empezará a operar el nuevo Gran Colisionador de Protones (LHC). Este gran colisionador de protones está ubicado en un túnel subterráneo de 75 metros de profundidad y con una circunferencia de aproximadamente 27 kilómetros. El coste previsto es de aproximadamente 8 mil millones de dólares. Cuando se implemente el plan, participarán cerca de 2.000 científicos de 150 laboratorios de investigación en 34 países. Las estimaciones optimistas darán una respuesta definitiva hacia 2009.

Los físicos, con piedad religiosa, se han comprometido a comprender la verdadera naturaleza de la materia y completar una teoría unificada de todos los fenómenos físicos, para obtener el conocimiento definitivo del mundo entero. Este sueño es como el proceso de construcción de la Torre de Babel como se describe en la Biblia.

La Torre de Babel, la Misa en Si Menor y el Gran Pájaro

El Premio Nobel de Física 1988 Lederman, en su libro "La Partícula de Dios" en coautoría con Teresi: Si el universo es la respuesta, ¿cuál es exactamente el problema? "El final del libro revela plenamente el deseo de los físicos por la perspectiva definitiva. Él escribió:

"Una luz deslumbrante apareció en el cielo, y un rayo de luz iluminó nuestra playa majestuosa. , acordes culminantes de la Misa en si menor de Bach, o quizás del solo de flautín de Stravinsky “La consagración de la primavera”, la luz en el cielo se transforma lentamente en el rostro de Dios, sonriendo, pero con una expresión de tristeza extremadamente dulce. /p>

El modelo estándar es una teoría en la que los físicos tienen grandes esperanzas, lo que lleva a la teoría definitiva. Sin embargo, el modelo estándar en sí tiene dos defectos muy importantes: se incluyeron demasiados parámetros en el modelo. La teoría no logró describir la gravedad. Y como se señaló al principio de este artículo, la partícula de Higgs predicha por el Modelo Estándar nunca ha sido descubierta experimentalmente. Lederman está preocupado por la partícula de Higgs, ya que la considera un "gran tipo malo" que nos impide obtener el conocimiento definitivo.

No pude evitar pensar en una historia famosa de "Las mil y una noches". Un pájaro grande le quitó el anillo al príncipe. El príncipe persiguió al pájaro grande y el pájaro grande pasó volando. Después de cierta distancia, se detuvo deliberadamente y esperó a que el príncipe lo alcanzara. Cada vez que el príncipe sentía que estaba a punto de alcanzar al pájaro grande, el pájaro grande de repente batió sus alas y se fue volando.

Parece que el conocimiento supremo es ese maldito pájaro grande. Cada vez que pensamos que estamos a punto de conseguirlo, de repente vuelve a desaparecer. Una vez que se demuestre que la partícula de Higgs no existe, toda la física experimentará una nueva confusión y conmoción, y tendremos que presenciar cómo el ideal último se aleja nuevamente de nosotros.

Milan Kundera dijo una vez un viejo proverbio judío: "Cuando los humanos piensan, Dios se ríe". Que podamos o no alcanzar el objetivo final puede no ser lo más importante. Los humanos somos animales pensantes, y el proceso de exploración y los nuevos descubrimientos realizados en este proceso son el significado de nuestra existencia humana.