основа основ. Исследовательский проект "Бозон Хиггса"
 Скачать 2.57 Mb.
|
|
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 6" Исследовательский проект "Бозон Хиггса" Автор проекта: Барахвостов Егор Владимирович Руководитель проекта: Равилов Марта Явдатович (учитель физики) г. Радужный - 2022 г Оглавление: ВВЕДЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 I РАЗДЕЛ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 II РАЗДЕЛ. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. . . . . . . . . . . . . . .9 ЗАКЛЮЧЕНИЕ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .10 ПРИЛОЖЕНИЕ 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .11 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .12 Введение Цель исследования: 1)Найти информацию о частицы Бозон Хиггса 2)Выступить с обработанной информацией Объект исследования: интернет и все возможные источники Предмет исследования: частица Бозон Хиггса Задачи 1) сбор информации, 2) систематизировать и обобщить полученные результаты 3) оформить реферативный материал по заявленной теме 4) развивать навыки работы с разными источниками 5) принять участие в школьной конференции Актуальность проекта: Расширения знаний на разные темы мира, очень интересная гипотеза связанная с этой частицей. Гипотеза: Масса Бозон Хиггса сказала бы одни ли мы в этой вселенной(110 гЭв) или же у нас мульти вселенная(140 гЭв). Социальная значимость проекта: Материалы работы можно использовать на уроках физики, внеклассных мероприятиях. I РАЗДЕЛ. ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ. Что такое Бозон Хиггса? Бозон Хиггса - это элементарная частица (бозон),квант поля Хиггса,с необходимостью возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц в следствие Хиггсова механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Последняя часть стандартной модели. В рамках этой модели отвечает за инертную массу таких элементарных частиц, как бозоны. С помощью поля Хиггса объясняется наличие инертной массы частиц-переносчиков слабого взаимодействий (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика сильного (глюон) и электромагнитного взаимодействия (фотон). По построению хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином. Модель с хиггсовским бозоном позволила построить перенормируемую квантовую теорию поля. Хиггсова механизма - Теория предложенная Английским физиком о том что переносчики слабого взаймодействия обретают массу. Стандартная модель - Теоретическая конструкция в физике элементарных частиц, описывающая электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие всех элементарных частиц. Проще говоря, код почти всего что есть. Стандартная модель не является теорией всего, так как не описывает тёмную материю, тёмную энергию и не включает в себя гравитацию. Экспериментальное подтверждение существования промежуточных векторных бозонов в середине 80-х годов, завершило построение Стандартной модели и её принятие как основной. Необходимость незначительного расширения модели возникла в 2002 году, после обнаружения нейтринных осцилляций, а подтверждение существования бозона Хиггса в 2012 году, завершило экспериментальное обнаружение предсказываемых Стандартной моделью элементарных частиц. Значение Бозона Хиггса: 1)Его открытие завершает стандартную модель. 2)Его поиски стали ключом к разгадке взаимодействия темной материи 3)Он ответственен за наличие или отсутствие масс у всех элементарных частиц 4) С его помощью объяснили существование Хиггсова поля E=mc2 - Это формула говорит что масса и энергия это одно и тоже. То есть для физиков я это 6*10 18 Дж, или 70 кг. 69 кг 265 г - это энергия, которая связывает мои частицы не давая им разлететься, а остальные 735 г - это частицы. Вот эту массу им дает поле Хиггса. Поле хиггса - это поле, которое дает массу всем частицам, благодаря Бозону Хиггса. Частицы двигаясь в поле вязнут, как ложка в меде. Этим полем пронизанна вся вселенная. Где бы не появилась частица, она всегда будет знать кто она, благодарю Бозону Хиггса. Получить эту частицу было не так просто, она существовала все 1/10-24 (септилион). Наличие хиггсовского поля является неотъемлемой частью Стандартной модели (теории Вайнберга — Салама), объединившей слабое и электромагнитное взаимодействия. С помощью этого поля объясняется наличие инертной массы частиц-переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика сильного (глюон) и электромагнитного взаимодействия(фотон). После открытия бозона Хиггса поле Хиггса некорректно стали называть пятым фундаментальным взаимодействием. Вакуумное среднее равно 240 ГэВ. Кварки одного поколения были бы неразличимы, если бы не поле Хиггса. Предсказание открытия бозона Хиггса В теории при минимальной реализации Механизма Хиггса должен возникать нейтральный бозон Хиггса (в научных работах такая частица называется бозон Хиггса Стандартной модели). Впрочем, существуют модели, не требующие введения бозона Хиггса для объяснения масс наблюдаемых частиц Стандартной модели, так называемые бесхиггсовские модели. Отрицательный результат поисков бозона Хиггса послужил бы косвенным аргументом в пользу подобных моделей. В расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникнуть несколько хиггсовских бозонов различной массы, в том числе и заряженные. Бозон Хиггса в массовом сознании Бозон Хиггса — последняя найденная частица Стандартной модели. Частица Хиггса так важна, что в заголовке книги нобелевского лауреата Леона Ледермана «Частица Бога: если Вселенная это ответ, то коков вопрос?» она названа «god particle» (частица бога или божья частица), а сам Ледерман изначально предлагал вариант «чёртова частица» (англ. goddamn particle), отвергнутый редактором. Это ироничное название широко употребляется средствами массовой информации. Многие учёные не одобряют это прозвище, считая более удачным «бозон бутылки шампанского» (англ. champagne bottle boson) — из-за игры образами, так как потенциал комплексного поля Хиггса напоминает донышко бутылки шампанского, а его открытие явно приведёт к опустошению не одной такой бутылки. История открытия Существование Бозона Хиггса предсказывали еще 50 лет назад, а последние 20 лет за ним гонялись. Ученный Питер Хиггс, после горной прогулки пришел в лабораторию и заявил что у него есть грандиозная идея. Он прославился тем, что в 1960-х годах предложил теорию, которая объясняет происхождение массы у элементарных частиц. Для поиска Бозона Хиггса был построен Большой адронный коллайдер. Большой адронный коллайдер - это ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжелых ионов и изучения продуктов их соударения. Коллайдер построен в ЦЕРНе(Европейский совет ядерных исcледований ), находящийся возле Женевы, на границе Швейцарии и Франции. В исследованиях участвуют более 10 тысяч ученых и инженеров из ста стран. Как работает БАК Всё начинается с баллона H2. Нам нужны его протоны. Для этого атомы водорода ионезируют, то есть отрывают протоны от электронов. ⦁После получения, протоны проходят через линейный ускоритель. ⦁Затем их направляют в бустер, где протоны получают 91% от скорости света. ⦁Потом их направляют в синхротром, где их скорость растет до 99,9% от скорости света. ⦁Затем их отправляют в суперсинхротром, где они становятся ещё быстрее. ⦁После всего их выпускают в главное кольцо длинной 27 км. В конце их сталкивают, и смотрят за результатом. Конечная скорость протонов = 99,99999999997% от скорости света. Свойства бозона Хиггса Бозон Хиггса обладает нулевыми спином, электрическим зарядом, цветным зарядом. Предварительно подтверждена на 126 ГэВ чётность +1. Спин — это внутренний угловой момент, характеристика квантовой частицы, не имеющая классического аналога. Он принимает только целые и полуцелые значения. Как люди делятся на мужчин и женщин, на два пола с весьма отличным поведением, так и все частицы в природе делятся на два класса: фермионы и бозоны. Частицы, которые составляют основу материи — кварки и лептоны — являются фермионами, они имеют спин равный ½. Напротив, частицы-переносчики взаимодействий — фотоны, глюоны и слабые векторные бозоны — являются бозонами и имеют спин равный 1. Хиггсовский бозон, как это видно из названия, является бозоном и имеет спин равный 0. Конфиренция 4 июля 2012 года Физики занимали очередь за ночь, и вот в 9 утра по местному времени началась конференция. На данной конференция ученные обсуждали много чего, но для нас важна только эта схема.По оси y число событй а по оси x их энергия. Где то кривые, где то ровные. кроме одного места 126 гЭв. значит там есть частица.А это значит что монетка упало ребром. Ученные ждали 110 или 140 ГэВ. ЭлектроВольт - внесистемная единица энергии, используемая в атомной и ядерной физике, в физике элементарных частиц и в близких и родственных областях науки. II РАЗДЕЛ. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Я понял что школьники не осведомлены о вопросах квантовой физики. Они этим не интересуются. Именно поэтому я решил провести классный час на тему моего проекта. За этот час мы успели обсудить множество тем. С классом, мы поняли что квантовая физика - это больше чем просто наука. Мы поняли что мир намного сложнее чем кажется. Есть очень много вещей которых мы не знаем, и ученым предстоит изучить. Рассказав об этой теме, у моих одноклассников появилось желание развивать себя в этом направлении. (См. ПРИЛОЖЕНИЕ 1) Заключение Я исследовал множество сайтов и разных видео, которые не входят в школьную программу, из них смог составить ответ на гипотезу. Звучит он так: Масса Бозона Хиггса сказала нам, что надо искать глубже, а пока что мы не сможем найти ничего нового. Ученные по сей день пытаются найти что нибудь, но у них не получается. Я уверен что это не предел наших возможностей и мы обязательно найдем что-то новое. Приложение 1   Список литературы 1)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%91%D0%BE%D0%B7%D0%BE%D0%BD_%D0%A5%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D1%81%D0%B0 2)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A5%D0%B8%D0%B3%D0%B3%D1%81,_%D0%9F%D0%B8%D1%82%D0%B5%D1%80 3)https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%82#%D0%9A%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B8_%D0%B4%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%BD%D0%B8%D1%86%D1%8B 4) https://www.youtube.com/watch?v=5SFDj-tmHzI |