30 окт в 13:00 (OFF) Rudensk (G) :

Годы тщательной работы позволили физикам на БАКе измерить массу бозона Хиггса с точностью до 0,1%

Годы тщательной работы позволили физикам измерить массу бозона Хиггса с точностью до 0,1%, сообщает CERN. Достижение является вехой само по себе, но может привести и к новым физическим открытиям.

Ещё в 1960-х годах теоретики пришли к выводу, что существует особое поле, которое наделяет элементарные частицы массой (сейчас оно называется полем Хиггса). Если бы не оно, то все частицы, в том числе электроны, протоны и нейтроны, имели бы нулевую массу. А значит, по известным физическим законам, они постоянно двигались бы со скоростью света. Естественно, при этом не образовалось бы никаких атомов, звёзд, планет и людей.

В квантовой физике каждому полю соответствует частица – квант этого поля. Например, квантом электромагнитного поля является фотон. Квант поля Хиггса называется бозоном Хиггса. Эту частицу открыли в 2012 году на Большом адронном коллайдере, доказав, что поле, наделяющее частицы массой, реально, а не является выдумкой теоретиков.

Как мы упоминали выше, без поля Хиггса не существовало бы нас самих и Вселенной в известном нам виде. Возможно, именно поэтому нобелевский лауреат Леон Ледерман назвал его в своей книге "частицей Бога". (Впрочем, мэтр вряд ли мог предугадать, сколько людей из-за этого чисто литературного приёма посчитает открытие долгожданного бозона чуть ли не доказательством бытия Божия).

Сам бозон Хиггса тоже имеет массу, но до сегодняшнего дня она была известна не слишком точно. Между тем этот параметр крайне важен при анализе данных новых экспериментов. Прогнозы теории часто опираются на эту цифру, и теперь они могут стать более точными. Это значит, что физикам будет яснее, происходит ли в эксперименте нечто не предусмотренное теорией. Именно поэтому члены команды детектора CMS на Большом адронном коллайдере потратили годы на тщательную калибровку и моделирование своего инструмента.


САМОЕ ЧИТАЕМОЕ

Американский физик нашёл гигантскую энергию в пустоте

Учёные рассчитали вероятность образования чёрной дыры при столкновении электронов

Физики обнаружили фракталы в квантовом материале

Нобелевскую премию по физике вручили за изучение прошлого Вселенной и открытие уникальной экзопланеты

Физики сделали из сверхпроводника "кота Шрёдингера" для квантовых компьютеров

Найдено самое массивное из далёких скоплений галактик
24.10.2019 11:38
Анатолий Глянцев
92506
Учёные рассчитали вероятность образования чёрной дыры при столкновении электронов
#физика
#элементарная частица
#черные дыры

Согласно новым расчётам, образование чёрной дыры в результате столкновения электронов возможно, но крайне маловероятно.

Иллюстрация Pixabay.

+
1
+
1
+
Можно ли создать чёрную дыру, сталкивая электроны в ускорителе? Физики оценили вероятность такого события. Оказалось, что оно крайне маловероятно, хотя исключить его нельзя.

Расчёты исследователей из Италии и США опубликованы в журнале Physics Letters B.

Существует гипотеза, согласно которой две сталкивающиеся частицы могут образовать чёрную дыру. Для этого нужно, чтобы они сблизились до дистанции меньше радиуса Шварцшильда. Последний, к слову, зависит от энергии столкновения. Кроме того, в его расчёте используются такие константы как гравитационная постоянная и скорость света в вакууме.

Известно, что гравитационная постоянная составляет порядка 10-11 Н м2/кг2. Казалось бы, это не оставляет чёрным дырам никаких шансов на рождение. Ведь для энергии порядка 10 тераэлектронвольт (энергия столкновения протонов на Большом адронном коллайдере) радиус Шварцшильда получается порядка 10-51 метра. Это на 40 порядков (!) меньше радиуса атома водорода. Совершенно невероятно, чтобы две частицы попали друг в друга настолько точно.

Однако, согласно некоторым теориям, при больших энергиях столкновения частиц гравитационная постоянная резко возрастает. Это связано с включением ещё одного гипотетического механизма гравитационного притяжения: тяготение обеспечивает не только гравитон, но и бозон Хиггса. Правда, эта добавочная гравитация существует лишь на очень малых расстояниях.

Может ли при столкновении двух электронов образоваться чёрная дыра, если гравитационная постоянная действительно возрастает? На этот вопрос и отвечали авторы нового исследования. При этом они учитывали, что сближающиеся электроны будут взаимодействовать друг с другом.

Эта задача чрезвычайно сложна математически, поэтому физики пошли на ряд упрощений. Во-первых, они пренебрегли спином электронов. Во-вторых, считалось, что частицы взаимодействуют только через электростатическое поле, магнитные же эффекты не принимались во внимание (они, впрочем, гораздо слабее электрического отталкивания). В-третьих, исследователи несколько упростили поведение электронов при движении с околосветовой скоростью.

Произведя расчёты двумя способами, физики пришли к не слишком оптимистичному выводу. Сечение реакции (величина, характеризующая долю прореагировавших частиц) оказалась равна мизерной величине 5×10-49 квадратных метров. Это значит, что на ускорителе со светимостью Большого адронного коллайдера одно такое событие можно будет наблюдать примерно раз в 10 тысяч лет непрерывной работы. При этом увеличение энергии столкновений ситуацию не меняет.

Отметим, что даже если чёрная дыра однажды и образуется, это ничем не грозит человечеству. Она распадётся за счёт излучения Хокинга за считанные доли секунды.
Канал: Физика
65 0 3 0

Комментарии (1)

Интересно но вот жаль что это не оформленая тема
Показать комментарий
Скрыть комментарий
Для добавления комментариев необходимо авторизоваться
Повелители стихий
Первая коллекционная карточная игра с уникальной...
Версия: Mobile | Lite | Touch | Доступно в Google Play