Radijo trukdžiai – tai elektromagnetinės energijos poveikis radijo bangų priėmimui, kurį sukelia vienas ar daugiau spindulių, įskaitant spinduliuotę, indukciją, ir pasireiškiantis bet kokiu ryšio kokybės pablogėjimu, klaidomis ar informacijos praradimu, kurių būtų buvę galima išvengti, jei nebūtų tokios energijos poveikis.
Išoriniai trukdžiai antena priimami kartu su naudinguoju signalu ir yra sukuriami: a) atmosferoje, jonosferoje ir kosminėje erdvėje vykstančių elektromagnetinių procesų; b) elektros instaliacijos ir gretimų radijo stočių; c) priemonės, sukeliančios tyčinį trukdymą.
Vidiniai trukdžiai lokalizuota in įvairių elementų radijo ryšio sistemos (lempų ir puslaidininkinių įtaisų svyravimo triukšmas, maitinimo įtampų nestabilumas ir kt.). Priimamojo įrenginio vidinio triukšmo charakteristikos paprastai konvertuojamos į jo įvestį.
Vidiniai ir išoriniai trukdžiai yra adityvūs, kai signalas PrU įėjime pateikiamas tokia forma:
kur S(t) yra perduodamas signalas, n(t) yra trukdžiai. Papildomas triukšmas: svyravimai, pulsas ir sinusoidinis.
A. K Svyravimo trukdžiai (FI) apima imtuvo triukšmą ir signalo sklidimo terpės triukšmą. Jų spektras PU įėjime paprastai yra platesnis nei PU pralaidumo juosta. AF tikimybės tankis dažnai yra normalus. Daugeliu atvejų jis priimamas kaip priedas BGS.
B. Impulsų trukdžiai Jie yra neperiodinė pavienių radijo impulsų seka, kurią sukuria atmosferiniai ir pramoniniai trukdžių šaltiniai. (Kai kuriais atvejais per trečiųjų šalių komunikacijos kanalus).
IN. Sinusoidiniai trukdžiai (SP)- trikdžiai, sutelkti palei spektrą (jo spektro plotis yra mažas, palyginti su priėmimo kelio pralaidumu). SP šaltiniai:
tyčinės trukdymo stotys;
RF signalų generatoriai;
etaloninių dažnių radijo stotys. Sinusoidiniai trukdžiai apima kombinuotus trikdžius pačiame imtuve.
Įvairiais tikslais įprasta atskirti išorinius ir vidinius trukdžius, pasyvius ir aktyvius, sklandžius ir impulsinius. Jie taip pat gali būti klasifikuojami pagal kilmės pobūdį: pramoniniai,
Atmosferiniai, kosminiai, trukdžiai iš trukdžių radijo stočių ir vidiniai trukdžiai iš radijo prietaisų.
Pramoniniai trukdžiai susidaro veikiant elektros varikliams, esantiems gana arti radijo įrenginių, relės kontakto galingos sistemos, elektros lankinio suvirinimo aparatai, elektrinės lydymo krosnys, rentgeno įranga ir daugelis kitų įvairių elektros prietaisų, sukeliančių įvairaus dažnio ir intensyvumo elektromagnetinių laukų atsiradimą supančioje erdvėje. Šie laukai trukdo normaliam jautrių radijo prietaisų ir sistemų veikimui.
Atmosferos trukdžius sukuria natūralūs elektromagnetiniai procesai žemės atmosferoje, pavyzdžiui, žaibo išlydžiai.
Šie trukdžiai taip pat susideda iš įvairaus dažnio ir intensyvumo elektromagnetinių laukų.
Kosminius trukdžius sukelia elektromagnetinė spinduliuotė ir procesai už žemės atmosferos ribų.
Trikdžius iš trikdančių radijo stočių sukuria įprastinės transliavimo ir specialios trukdymo stotys, taip pat nuolatiniai pastovaus dažnio arba dažnių ir bangų spektro elektromagnetinės spinduliuotės šaltiniai. Aktyviaisiais trukdžiais dažniausiai vadinami tie, kuriuos sukelia aktyvūs gamtiniai arba dirbtiniai šaltiniai elektromagnetinės vibracijos. Kalbant apie pasyviuosius trukdžius, tai apima tuos trukdžius, kuriuos daugiausia sukelia gamtos reiškiniai ir kurie nėra susiję su pašalinių elektromagnetinių bangų šaltinių veikimu. Pavyzdžiui, pasyvūs trukdžiai apima bangų išblukimo (signalo išnykimo), sporadinio (staigio) radijo bangų absorbcijos reiškinius, radijo aido atsiradimą ir kt. Radijo įrenginiuose, kurių veikimas nesusijęs su radijo bangų sklidimu, t. pavyzdžiui, stiprintuvai ir panašūs įrenginiai, beveik nereikia atsižvelgti į pasyvius radijo trukdžius. Tik į kai kuriais atvejais
į jas reikia atsižvelgti kaip į netiesiogines aktyvių trukdžių priežastis.
Sklandžiais trukdžiais paprastai vadinami tie, kurie sukuria beveik pastovią įtampą krosnyje Un. Tiksliau, kai maksimali trukdžių amplitudė neviršija jos vidutinės reikšmės daugiau nei 3-4 kartus. pulsas-
prietaisai. Tokie svyravimai neišnyksta iš karto ir gali sklisti toliau per radijo įrenginio blokus. IN ankstesnis skyrius pradėjome svarstyti
specialios taisyklės
, išilgai kurio trukdžiai atsiranda procesuose su dviem identiškomis dalelėmis. Mes laikome identiškas daleles, kurios, kaip ir elektronai, negali būti atskirtos viena nuo kitos. Jei procese yra dvi identiškos dalelės, tai tos, kuri pasisuko į skaitiklį, pakeitimas kita yra niekuo neišsiskirianti alternatyva, kuri, kaip ir visais neatskiriamų alternatyvų atvejais, trukdo pradiniam atvejui, kai mainų nebuvo. Tada įvykio amplitudė yra dviejų trukdančių amplitudių suma, ir svarbu, kad kai kuriais atvejais trukdžiai atsiranda fazėje, o kitais - priešfazėje.
Įsivaizduokime, kad dvi dalelės susiduria ir dalelė išsisklaido 1 kryptimi, o dalelė – 2 (2.1 pav., a). Tebūnie šio proceso amplitudė; tada tikimybė pastebėti tokį įvykį yra proporcinga . Žinoma, gali atsitikti taip, kad dalelė išsibarstė į skaitiklį 1, o dalelė nuėjo į skaitiklį 2 (2.1 pav., b). Jei darysime prielaidą, kad eksperimente nėra jokių specialių sukimosi ar panašių krypčių, tai šio įvykio tikimybę galima tiesiog parašyti formoje , nes šis procesas yra tiesiog lygiavertis pirmajam procesui, kuriame skaitiklis 1 buvo patalpintas kampas. Ir jūs galite pamanyti, kad antrojo proceso amplitudė yra tiesiog /. Tačiau tai nebūtinai yra, nes jis gali turėti savavališką fazės daugiklį. Kitaip tariant, amplitudė gali būti tokia:
Dabar pažiūrėkime, kas atsitiks, jei dalelės pasirodys identiškos. Tada du skirtingi procesai, parodyti dviejose Fig. 2.1 nebegali būti atskirti vienas nuo kito. Yra amplitudė, kas atsitrenkia į skaitiklį, o likusi dalelė patenka į skaitiklį. Ši amplitudė yra dviejų procesų, parodytų Fig., amplitudių suma. 2.1.
Jei pažymėsime pirmąjį, tai antrasis bus , o dabar fazės koeficientas yra labai svarbus, nes mes pridedame amplitudes. Tarkime, kad kai dvi dalelės apsikeičia vaidmenimis, turime padauginti amplitudę iš tam tikro fazės koeficiento. Jei jie vėl juos pakeis, daugiklis vėl pasirodys. Bet tuo pat metu vėl grįšime prie pirmojo proceso. Fazės koeficientas, paimtas du kartus, turėtų grąžinti mus ten, kur pradėjome – turėtų būti jo kvadratas lygus vienam. Yra tik dvi galimybės: lygi arba , arba . Keičiant atsiranda indėlis į amplitudę su tuo pačiu ženklu arba indėlis su priešingu ženklu. Ir abu atvejai pasitaiko gamtoje, kiekvienas dėl savo dalelių klasės. Dalelės, kurios trukdo teigiamas ženklas, vadinamos Bose dalelėmis ir tomis, kurios trukdo neigiamas ženklas, vadinamos Fermi dalelėmis. Fermio dalelės yra elektronas, miuonas, neutrinai, nukleonai ir barionai. Todėl sklaidos amplitudė identiškos dalelės turi Bose dalelių formą:
Fermi dalelėms:
Dalelėms su sukiniu (tarkim, elektronais) iškyla papildoma komplikacija. Būtina nurodyti ne tik dalelių vietą, bet ir jų sukimosi kryptį. Tik tuo atveju, kai dalelės yra identiškos ir jų sukimosi būsenos taip pat yra identiškos, tik tada dalelių mainų metu trukdo amplitudės. Ir jei jus domina nepoliarizuotų pluoštų, kurie yra skirtingų sukimosi būsenų mišinys, sklaida, tada reikia atlikti skaičiavimus.
Įdomi problema iškyla, kai yra dvi ar daugiau glaudžiai surištų dalelių. Pavyzdžiui, dalelėje yra keturios dalelės: du neutronai ir du protonai. O kai išsisklaido dvi dalelės, gali atsirasti keletas galimybių. Gali atsitikti taip, kad sklaidos metu bus atskleista baigtinė amplitudė, kad vienas iš neutronų peršoks nuo vienos -dalelės prie kitos, o iš kitos -dalelės neutronas pereis į pirmąją, todėl dvi dalelės po sklaidos pasirodys. ne pirminės dalelės – įvyko neutronų poros apsikeitimas (2.2 pav.). Sklaidos amplitudė pasikeitus neutronų porai trukdys sklaidos amplitudei be tokios kaitos, o trukdžiai turi turėti minuso ženklą, nes įvyko Fermio dalelių mainai. Kita vertus, jei dviejų dalelių santykinė energija yra tokia maža, kad jos yra gana toli viena nuo kitos (tarkime, dėl Kulono atstūmimo) ir bet kokių vidinių dalelių apsikeitimo tikimybė yra nereikšminga, šiuo atveju dalelę galima laikyti paprasčiausiu objektu, negalvojant apie savo vidinės sandaros detales. Esant tokioms sąlygoms, sklaidos amplitudė apims tik du terminus. Arba mainų visai nevyksta, arba sklaidos metu apsikeičia visi keturi nukleonai. Kadangi ir protonai, ir neutronai dalelėje yra Fermio dalelės, bet kurios poros pasikeitimas keičia sklaidos amplitudės ženklą. Kol nėra pakitimų dalelių viduje, dviejų dalelių mainai reiškia tą patį, kaip keturių Fermi dalelių porų pasikeitimą. Kiekviena pora keičia ženklą, todėl amplitudės pridedamos prie pliuso ženklo. Taigi dalelė elgiasi kaip Bose dalelė.
2.2 pav. Dviejų dalelių sklaida.
a - abi dalelės išlaiko savo individualumą; b - sklaidos metu vyksta neutronų mainai.
Taigi taisyklė yra tokia, kad sudėtingi objektai, kai jie gali būti laikomi nedalomais objektais, elgiasi kaip Bose ar Fermi dalelės, priklausomai nuo to, ar juose yra lyginis, ar nelyginis skaičius Fermi dalelės.
Visos mūsų paminėtos elementarios Fermio dalelės (pvz., elektronas, protonas, neutronas ir kt.) turi sukimąsi. Jei kelios tokios Fermi dalelės sudaro sudėtingą objektą, jų bendras sukimasis gali būti sveikasis arba pusiau sveikasis skaičius. Pavyzdžiui, labiausiai paplitęs helio izotopas, turintis du protonus ir du neutronus, turi sukinį lygus nuliui, ir y, kuriame yra trys protonai ir keturi neutronai, sukinys yra lygus . Vėliau išmoksime kampinio momento pridėjimo taisykles, bet kol kas tiesiog atkreipsime dėmesį, kad kiekvienas sudėtingas objektas su pusės sveikojo skaičiaus sukimu imituoja santvaros dalelę, o kiekvienas kompleksinis objektas su sveikuoju skaičiumi imituoja Bose dalelę.
Įdomu, kodėl taip nutinka? Kodėl dalelės, turinčios pusės sveikojo skaičiaus sukimąsi, yra Fermio dalelės, kurių amplitudės susideda su minuso ženklu, o dalelės su sveikuoju skaičiumi yra Bose dalelės, kurių amplitudės sumuojamos su teigiamu ženklu? Atsiprašome, kad negalime jums to iš esmės paaiškinti. Tačiau yra paaiškinimas, Pauli jį rado remdamasis sudėtingais argumentais kvantinė teorija sritys ir reliatyvumo teorijos. Jis parodė, kad šie faktai būtinai susiję vienas su kitu; bet mes negalime rasti būdo atkurti jo argumentus pradinis lygis. Tai, matyt, viena iš nedaugelio fizikos vietų, kur taisyklė suformuluota labai paprastai, nors lygiai taip pat paprastas paaiškinimas jo nerasta. Paaiškinimas yra giliai įsišaknijęs reliatyvistinėje kvantinėje mechanikoje. Atrodo, kad tai reiškia, kad mes nevisiškai suprantame pagrindinį principą. Kol kas tai laikysime vienu iš Visatos dėsnių.
Kvantinėje mechanikoje įrodyta, kad identiškų dalelių sistemos banginės funkcijos forma, jos simetrija arba antisimetrija priklauso nuo nagrinėjamų dalelių sukinių ($L_(sz)$) projekcijos dydžio. išorės kryptis magnetinis laukas ir negali pasikeisti pagal jokius išorinių poveikių prie šios sistemos.
Dalelės, kurių $L_(sz)$ lygus nelyginiam skaičiui $\pm \frac(\hbar )(2)$, vadinamos fermionais (dalelės, turinčios pusės sveikojo skaičiaus sukimąsi). Klasikinis pavyzdys fermionas yra elektronas.
Dalelės, kurių $L_(sz)$ yra lygus nuliui arba lyginiam $\pm \frac(\hbar )(2)$ skaičiui, vadinamos fermionais arba dalelėmis su sveikuoju skaičiumi. Bozonas yra, pavyzdžiui, fotonas.
Bozonų savybės
Identiškų bozonų rinkiniai aprašomi naudojant simetrinę bangų funkciją ($?$), kuri paklūsta Bose-Einstein kvantinei statistikai.
Vienoje būsenoje gali būti bet koks bozonų skaičius.
Bozonai skirstomi į elementariuosius ir sudėtinius.
Elementarieji bozonai yra matavimo laukų kvantai. Šių kvantų pagalba elementarieji fermionai (leptonai ir kvarkai) realizuoja savo sąveiką, jei atsižvelgsime į standartinį modelį. Fotonai laikomi elementariais bozonais, kurių pagalba elektromagnetinė sąveika. Elementariųjų bozonų pavyzdys yra gliuonai, kurie realizuoja stipri sąveika. W ir Z bozonai yra atsakingi už silpna sąveika. Taigi elementarieji bozonai ištveria sąveiką.
Elementarieji bozonai šiuo metu yra: 4 gabaritų bozonai (fotonas, $W^(\pm )$ ir Z bozonai), 8 gliuonai.
Išskyrus W bozoną, visi elementarieji bozonai neturi krūvio. $W^+$ ir $W^-$ bozonai yra antidalelės. Fotono, gliuono, $W^+$ ir $W^-$ bozonų sukiniai, Z - bozonas yra lygūs vienybei. Gravitono sukimasis yra du, Higso bozono – nulis.
Sudėtiniuose bozonuose yra daug dviejų kvarkų mezonų. Mezonų sukinys yra sveikasis skaičius ir jis neturi ribų. Atominiai branduoliai, turintys nelyginį nukleonų skaičių, taip pat yra bozonai.
Fermionų (Fermi dalelių) savybės
Fermionų pavyzdžiai: elektronai, miuonai, neutrinai, protonai, kvarkai ir kt. Pauli principas atskleidžia šių dalelių elgesio ypatumus. Šis principas sako, kad identiškų fermionų sistemoje nėra dviejų tos pačios būsenos dalelių. Tai Paulio draudimas.
Pauli principas įgyvendinamas atskiriems nesąveikaujantiems fermionams. Pauli išskyrimas buvo panaudotas Mendelejevo periodinei lentelei pateisinti.
Fermionų elgesys paklūsta Fermi-Dirac statistikai. Kvantinėje mechanikoje pagrindiniai fermionai yra sąveikos šaltiniai.
Fundamentalieji fermionai vadinami 6 tipų leptonais ir 6 tipais kvarkais.
Fundamentalūs bozonai kartu su fermionais ir antidalelėmis sudaro kitų elementariųjų dalelių struktūrą ir jų sąveikos sistemą.
Ryšys tarp matematinio modelio, kuris turi būti naudojamas elgesiui apibūdinti elementariosios dalelės o sukinio lygumas arba nelygumas buvo empiriškai gautas 1940. Pauli šį ryšį pagrindė remdamasis principais kvantinė mechanika, taikant nuostatas dėl reliatyvistinių invariantų, neneigiamumo visos energijos, priežastingumo principas ir kt. Ryšys tarp taikomųjų matematiniai modeliai o sukinys taip pat realizuojamas aprašant sudėtingas daleles, pavyzdžiui, tokias kaip atomų branduoliai, nes esant žemai energijai kompleksinė dalelė elgiasi kaip viena visuma.
Dalelių sistemos banginė funkcija yra simetriška arba antisimetriška dalelių mainų atžvilgiu. Simetrinės bangos funkcija apibūdina bozonų elgesį, o antisimetrinė – fermionų elgseną. Galima daryti išvadą, kad sukimas yra svarbiausia savybė, kuris apibūdina dalelių simetrijos savybes. Prisiminkite, kad bozonai apibūdinami simetrinėmis $?$ - funkcijomis. Fermionų būklei būdingos antisimetrinės bangos funkcijos.
Pasirodo, fermionų ir bozonų sistemų savybių skirtumai yra ne dalelių sąveikos rezultatas, o banginės funkcijos simetrijos savybės pasireiškimas.
Sudėtingos dalelės(pavyzdžiui, atominiai branduoliai), turintys nelyginį fermionų skaičių, yra fermionai. Todėl, kad jų sukinys yra pusiau sveikasis skaičius. Sudėtingos dalelės, susidedančios iš lyginio skaičiaus fermionų, yra bozonai, jų bendras sukinys yra sveikasis skaičius.
Bozonų ir fermionų problemų pavyzdžiai
1 pavyzdys
Pratimai. Kodėl svarbu, kad elektronas yra fermionas?
Sprendimas. Vienas iš esminių skirtumų Tarp bozonų ir fermionų yra tai, kad bozonai gali vienas kitą „superduoti“. Šis sutapimas atsiranda esant atskiroms energijos būsenoms. Šios būsenos gali būti pavaizduotos kaip atskiros ląstelės, kuriame yra elementariosios dalelės. Tokioje „ląstelėje“ galite įdėti daug bozonų, bet tik vieną elektroną.
Elektronas yra Fermi dalelė, o tai reiškia, kad kiekviena ląstelė gali laikyti tik vieną elektroną. Ir tai svarbu, nes viskas cheminės savybės medžiagas lemia atomų tarpusavio sąveika. Jei tyrinėsite Periodinė lentelė DI. Mendelejevas ir pereis iš vieno atomo į kitą, atsižvelgiant į protonų skaičiaus padidėjimą branduolyje ir elektronų ant atomo apvalkalų skaičių, elektronai užims pirmąją orbitą (du elektronus), antrasis užims kitus aštuonis ir tt . Iš eilės vykstantys elementų atominės struktūros pokyčiai lemia cheminiai dėsniai medžiagų savybės. Jei elektronai elgtųsi kaip bozonai, tada visi elektronai greičiausiai užimtų vieną orbitą, kuri atitiktų minimalią energiją. Tokiu atveju visų Visatoje esančių medžiagų savybės būtų skirtingos.
2 pavyzdys
Pratimai. Prie kokio tipo dalelių (bozonų ar fermionų) galima priskirti $\alpha $ daleles?
Sprendimas.$\alpha $ - dalelė yra helio atomo branduolys - $()^4_2(He)$. Jame yra du protonai, nes dalelės $\alpha $ krūvis yra lygus dviem, ir du neutronai, nes atominė masė yra lygus 4. Helio atomo branduolyje yra keturi fermionai, o neutronai yra fermionai. Kiekvieno fermiono sukinys yra $+\frac(1)(2)$. Fermionų yra lyginis skaičius, todėl dalelės $\alfa $- sukinys yra sveikas skaičius, lygus 2. Helio atomo branduolys yra bozonas.
Atsakymas.$\alpha $ - dalelės yra bozonai.
Paprastais žodžiais tariant, Higso bozonas yra brangiausia visų laikų dalelė. Pavyzdžiui, jei reikėjo tik vakuuminio vamzdžio ir keleto puikių protų, Higso bozono paieškai reikėjo sukurti eksperimentinę energiją, kuri retai matoma Žemėje. Didelio hadronų greitintuvo pristatymo nereikia, nes jis yra vienas garsiausių ir sėkmingiausių moksliniai eksperimentai, tačiau jo profilio dalelė, kaip ir anksčiau, daugumai gyventojų yra apgaubta paslapčių. Ji buvo vadinama Dievo dalele, tačiau pažodžiui tūkstančių mokslininkų pastangomis mes nebeturime jos egzistavimo laikyti savaime suprantamu dalyku.
Paskutinis nežinomasis
Kas tai yra ir kokia jo atradimo svarba? Kodėl tai tapo tiek daug triukšmo, finansavimo ir dezinformacijos objektu? Dėl dviejų priežasčių. Pirma, tai buvo paskutinė neatrasta dalelė, kurią reikėjo patvirtinti Standartinis modelis fizika. Jo atradimas reiškė, kad ištisa mokslinių publikacijų karta nenuėjo veltui. Antra, šis bozonas suteikia kitoms dalelėms jų masę, kuri ją ir suteikia ypatinga prasmė ir šiek tiek "stebuklinga". Mes linkę galvoti apie masę kaip vidinė nuosavybė dalykų, bet fizikai mano kitaip. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozonas yra dalelė, be kurios masė iš esmės neegzistuoja.
Dar vienas laukas
Priežastis slypi vadinamajame Higso lauke. Jis buvo aprašytas dar prieš Higso bozoną, nes fizikai jį apskaičiavo savo poreikiams savo teorijas ir stebėjimai, kuriems reikėjo naujo lauko, kurio veikimas apimtų visą Visatą. Stiprinti hipotezes išrandant naujas visatos dalis yra pavojinga. Pavyzdžiui, praeityje tai paskatino sukurti eterio teoriją. Tačiau kuo daugiau buvo atlikta matematinių skaičiavimų, tuo daugiau fizikų suprato, kad Higgso laukas turi egzistuoti tikrovėje. Vienintelė problema trūko praktinių galimybių jį stebėti.
Standartiniame modelyje fizikai masę gauna per mechanizmą, pagrįstą visą erdvę persmelkiančio Higso lauko egzistavimu. Jis sukuria Higso bozonus, o tai reikalauja didelis skaičius energijos, ir tai yra pagrindinė priežastis kodėl mokslininkams reikia šiuolaikinių dalelių greitintuvų didelės energijos eksperimentams atlikti.
Iš kur atsiranda masė?
Silpnųjų stiprybė branduolinės sąveikos greitai mažėja didėjant atstumui. Pagal kvantinio lauko teoriją tai reiškia, kad dalelės, kurios dalyvauja jį kuriant – W ir Z bozonai – turi turėti masę, skirtingai nei gliuonai ir fotonai, kurie neturi masės.
Problema ta matuoklio teorijos veikia tik su bemasiais elementais. Jei matuoklio bozonai turi masę, tokia hipotezė negali būti pagrįstai apibrėžta. Higso mechanizmas šios problemos išvengia įdiegdamas naują lauką, vadinamą Higso lauku. At didelės energijos matuoklio bozonai neturi masės, o hipotezė veikia taip, kaip tikėtasi. Esant žemai energijai, laukas sukelia simetrijos lūžimą, o tai leidžia elementams turėti masę.
Kas yra Higso bozonas?
Higso laukas gamina daleles, vadinamas Higso bozonais. Teorija nenurodo jų masės, tačiau eksperimento metu buvo nustatyta, kad ji lygi 125 GeV. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozono egzistavimas pagaliau patvirtino standartinį modelį.
Mechanizmas, laukas ir bozonas pavadinti škotų mokslininko Peterio Higgso vardu. Nors jis nebuvo pirmasis, kuris pasiūlė šias sąvokas, tačiau, kaip dažnai nutinka fizikoje, jis tiesiog pasirodė tas, kurio vardu jos buvo pavadintos.
Simetrijos laužymas
Buvo manoma, kad Higgso laukas buvo atsakingas už tai, kad dalelės, kurios neturėtų turėti masės, padarė. Tai universali terpė, suteikianti daleles be masės skirtingos masės. Šis simetrijos pažeidimas paaiškinamas analogija su šviesa – visi bangos ilgiai juda vakuume vienodu greičiu, tačiau prizmėje kiekvienas bangos ilgis gali būti izoliuotas. Tai, žinoma, neteisinga analogija, nes balta šviesa yra visi bangos ilgiai, tačiau pavyzdyje parodyta, kaip atrodo, kad Higso laukas sukuria masę dėl simetrijos trūkimo. Prizmė suardo skirtingų šviesos bangų ilgių greičio simetriją, juos atskirdama, o Higso laukas pažeidžia kai kurių dalelių, kurios šiaip simetriškai yra bemasės, masės simetriją.
Kaip paprastai paaiškinti Higso bozoną? Tik neseniai fizikai suprato, kad jei Higso laukas tikrai egzistuoja, jo veikimui reikės tinkamo nešiklio, turinčio savybių, leidžiančių jį stebėti. Buvo manoma, kad ši dalelė priklausė bozonams. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozonas yra vadinamoji nešiklio jėga, tokia pati kaip fotonai, kurie yra nešėjai elektromagnetinis laukas Visata. Fotonai tam tikra prasme yra vietinis jo sužadinimas, kaip ir Higso bozonas yra vietinis jo lauko sužadinimas. Fizikų tikėtinų savybių turinčios dalelės egzistavimo įrodymas iš tikrųjų buvo tolygus tiesioginiam lauko egzistavimo įrodymui.
Eksperimentuokite
Daugelį metų trukęs planavimas leido dideliam hadronų greitintuvui (LHC) tapti eksperimentu, kurio pakaktų galimai paneigti Higso bozono teoriją. 27 km ilgio itin galingų elektromagnetų žiedas gali pagreitinti įkrautas daleles iki reikšmingų dalių, sukeldamas pakankamos jėgos susidūrimus, kad jos būtų atskirtos į komponentus, taip pat deformuoti erdvę aplink smūgio tašką. Remiantis skaičiavimais, susidūrimo energijos pakanka aukšto lygio galite įkrauti bozoną, kad jis suirtų ir tai būtų galima pastebėti. Ši energija buvo tokia didelė, kad kai kurie net panikavo ir prognozavo pasaulio pabaiga ir kitų vaizduotė nuėjo taip toli, kad Higso bozono atradimas buvo apibūdintas kaip žvilgsnis į alternatyvią dimensiją.
Galutinis patvirtinimas
Atrodė, kad pradiniai stebėjimai iš tikrųjų paneigė prognozes ir nebuvo galima rasti jokių dalelės ženklų. Kai kurie mokslininkai, dalyvavę kampanijoje išleisti milijardus dolerių, netgi pasirodė per televiziją ir nuolankiai pareiškė, kad mokslinė teorija lygiai taip pat svarbu, kaip ir jo patvirtinimas. Tačiau po kurio laiko matavimai pradėjo derėti prie bendro vaizdo, o 2013 m. kovo 14 d. CERN oficialiai paskelbė patvirtinantis dalelės egzistavimą. Yra įrodymų, kad egzistuoja keli bozonai, tačiau šią idėją reikia toliau tirti.
Praėjus dvejiems metams po to, kai CERN paskelbė apie dalelės atradimą, Didžiajame hadronų greitintuve dirbantys mokslininkai sugebėjo tai patvirtinti. Viena vertus, tai buvo didžiulė mokslo pergalė, tačiau, kita vertus, daugelis mokslininkų buvo nusivylę. Jei kas tikėjosi, kad Higgso bozonas bus ta dalelė, kuri nuves į keistus ir nuostabius regionus už standartinio modelio ribų – supersimetriją, tamsiąją medžiagą, tamsioji energija, – tada, deja, pasirodė, kad taip nėra.
Nature Physics paskelbtas tyrimas patvirtino skilimą į fermionus. numato, kad paprastai Higso bozonas yra dalelė, suteikianti fermionams jų masę. Koliderio CMS detektorius galiausiai patvirtino jų skilimą į fermionus – pūkinius kvarkus ir tau leptonus.
Higso bozonas paprastais žodžiais: kas tai?
Šis tyrimas galutinai patvirtino, kad tai yra Higso bozonas, numatytas pagal standartinį dalelių fizikos modelį. Jis yra 125 GeV masės energijos srityje, neturi sukimosi ir gali suirti į daug lengvesnių elementų – fotonų poras, fermionus ir kt. Dėl to galime drąsiai teigti, kad Higso bozonas, paprastai tariant, yra dalelė, suteikianti viskam masę.
Standartinis naujai atrasto elemento elgesys nuvylė. Jei jo irimas būtų nors kiek kitoks, jis būtų kitaip susijęs su fermionais ir atsirastų naujos tyrimų kryptys. Kita vertus, tai reiškia, kad mes nepažengėme nė žingsnio toliau nei standartinis modelis, kuriame neatsižvelgiama į gravitaciją, tamsiąją energiją, tamsioji medžiaga ir kitus keistus tikrovės reiškinius.
Dabar galime tik spėlioti, kas juos sukėlė. Populiariausia teorija yra supersimetrija, kuri teigia, kad kiekviena standartinio modelio dalelė turi neįtikėtinai sunkų superpartnerį (taigi sudaro 23% Visatos – tamsiosios medžiagos). Patobulinus greitintuvą, kad jo susidūrimo energija padvigubėtų iki 13 TeV, greičiausiai bus galima aptikti šias superdaleles. Priešingu atveju supersimetrijai teks palaukti, kol bus sukurtas galingesnis LHC įpėdinis.
Ateities perspektyvos
Taigi, kokia bus fizika po Higso bozono? LHC neseniai buvo atidarytas su dideliais patobulinimais ir gali matyti viską nuo antimedžiagos iki tamsiosios energijos. Manoma, kad jis sąveikauja su normaliu vien tik per gravitaciją ir kurdamas masę, o Higgso bozono reikšmė yra labai svarbi norint tiksliai suprasti, kaip tai vyksta. Pagrindinis Standartinio modelio trūkumas yra tas, kad jis negali paaiškinti gravitacijos poveikio – tokį modelį būtų galima pavadinti Didžiuoju modeliu vieninga teorija, - ir kai kurie mano, kad Higso dalelė ir laukas gali būti tiltas, kurį fizikai taip trokšta rasti.
Higso bozono egzistavimas buvo patvirtintas, tačiau iki galo jo supratimas dar labai toli. Ar būsimi eksperimentai paneigs supersimetriją ir jos skilimo į tamsiąją medžiagą idėją? O gal jie patvirtins kiekvieną smulkmeną standartinio modelio prognozėse apie Higgso bozono savybes, ir ši tyrimų sritis bus baigta amžiams?
Higso bozonas – Dievo dalelė
1.1 Bozono samprata. Bozonų rūšys
Bozonas (iš fiziko Bose pavardės) yra dalelė, turinti sveiką sukimosi reikšmę. Terminą sugalvojo fizikas Paulas Diracas. Bozonai, skirtingai nei fermionai, paklūsta Bose-Einstein statistikai, kuri leidžia neribotam skaičiui identiškų dalelių egzistuoti vienoje kvantinėje būsenoje. Daugelio bozonų sistemos apibūdinamos kaip simetriškos dalelių permutacijų atžvilgiu bangų funkcijos. Yra elementarių ir sudėtinių bozonų.
Elementarieji bozonai yra gabaritinių laukų kvantai, kurių pagalba atliekama elementariųjų fermionų (leptonų ir kvarkų) sąveika Standartiniame modelyje. Ankstesniame skyriuje jau buvo pasakyta, kad tokie matuoklio bozonai apima:
· Fotonas (elektromagnetinė sąveika),
Gluonas (stipri sąveika)
· W± ir Z-bozonai (silpna sąveika).
Be to, prie elementarių bozonų priskiriamas Higso bozonas, atsakingas už masių atsiradimo mechanizmą elektrosilpnumo teorijoje, ir gravitonas (gravitacinė sąveika), kuris dar nebuvo atrastas.
Visi elementarieji bozonai, išskyrus W± bozonus, yra neįkrauti. W+ ir W? bozonai veikia kaip antidalelės vienas kito atžvilgiu. Matavimo bozonai (fotonai, gliuonas, W± ir Z bozonai) turi vienetinį sukimąsi. Hipotetinis gravitonas yra sukinys 2, o Higso bozonas – sukimas 0. Sudėtiniuose bozonuose yra daug dviejų kvarkų asocijuotos valstybės, vadinami mezonais. Kaip ir bet kurių bozonų, mezonų sukinys yra sveikasis skaičius, o jo vertė iš esmės nėra ribojama (0,1,2, 3,). Kiti bozonų pavyzdžiai yra branduoliai, kuriuose yra lyginis nukleonų (protonų ir neutronų) skaičius.
Bananas
b Smailus bananas (Musa acuminata) b Balbis bananas (Musa balbisiana) b Japoniškas bananas (Musa basjoo) b Musa cheesmani b Ryškiai raudonas bananas (Musa coccinea) b Abisinijos bananas (Musa ensete) b Musa formosana b Didžiulis bananas (Musa in gens) Musa insularimontana ь Musa itinerans ь Musa laterita ь Maclay Banana (Musa maklayi) ь...
Higso bozonas – Dievo dalelė
Higso bozono paieškos Europos branduolinių tyrimų centro didžiajame elektronų-pozitronų greitintuve (LEP) buvo nesėkmingos. Buvo manoma...
Higso bozonas – Dievo dalelė
Higso bozono elementarioji dalelė Higso bozonas turi daug unikalių savybių, kurios leido jam gauti kitą pavadinimą – Dievo dalelė. Atviras kvantas turi spalvą ir elektros krūviai, o jo sukimasis iš tikrųjų lygus nuliui...
Gudobelės botanika
Pagrindinis straipsnis: Hawthorn genties rūšys Gentyje yra daugiau nei 200 rūšių ir didžiulė suma formos ir hibridai. Kai kurie tyrinėtojai, išskiriantys šias formas atskiros rūšys, padidinkite jų skaičių iki 2000 Rusijoje yra apie 50 rūšių, be to...
Imuniteto tipai ir funkcijos. Pektinas ir skaidulų anaerobinė fermentacija
Saulės, žvaigždžių, visatos amžius. Skirtumai mokslinis vaizdas pasaulis nuo klasikos. Paskirstymas saulės energija
Vidinė energija- tai materiją sudarančių dalelių judėjimo ir sąveikos energija. Bet kurios sistemos vidinė energija susideda iš ją sudarančių atomų ir molekulių energijos...
Genetiškai modifikuoti organizmai
Genetiškai modifikuoti organizmai atsirado XX amžiaus 80-ųjų pabaigoje. 1992 metais Kinija pradėjo auginti tabaką, kuris „nebijo“ kenksmingų vabzdžių...
Vaikų ir paauglių nuovargio vystymosi ypatumai ir jo prevencija
Šiuolaikinė fiziologija Terminas nuovargis reiškia laikiną ląstelės, audinio, organo ar viso organizmo darbingumo sumažėjimą, atsirandantį po darbo tam tikrą laiką. Taigi...
Virškinimas viduje burnos ertmė. Kramtymo ir rijimo veiksmai
Virškinimas yra fizinių, cheminių ir fiziologiniai procesai, teikiantis apdorojimą ir transformavimą maisto produktaiį paprastus cheminiai junginiai, kuris gali būti absorbuojamas kūno ląstelių...
Materijos lauko forma
Vidinė energija, kūno energija, priklausanti tik nuo jos vidinė būsena. Vidinės energijos sąvoka apjungia visas kūno energijos rūšis, išskyrus viso kūno judėjimo energiją ir potenciali energija, kurį organizmas gali turėti...
Koncepcija fiziologines funkcijas ir jų reguliavimas, neurorefleksiniai ir humoraliniai reguliavimo mechanizmai
Veiklos reguliavimas vidaus organai atlieka nervų sistema per savo specialų skyrių – autonominę nervų sistemą. Vegetatyvinės struktūros ypatybės nervų sistema. Visas organizmo funkcijas galima suskirstyti į somatines...
Žinių tiesos kriterijaus idėja
Žemės biosferos egzistavimas kaip tam tikras natūrali sistema pirmiausia išreiškiamas energijos ir medžiagų cikle, kuriame dalyvauja visi gyvi organizmai. Šio ciklo idėja buvo išdėstyta vokiečių gamtininko J. Moleschott knygoje...
Fermentacijos procesai. Sanitarinė priežiūra. Dezinfekcijos rūšys
Dezinfekcija yra priemonių rinkinys, skirtas sunaikinti infekcinių ligų sukėlėjus ir sunaikinti toksinus patalpose. išorinę aplinką. Norėdami tai padaryti, jie dažniausiai naudojami cheminių medžiagų, Pavyzdžiui...
Gentis: granatas
Gentyje yra tik dvi Punica granatum rūšys - paprastasis granatas ir Punica protopunica - Socotra granatas, arba protopunica granatum - endeminis Jemeno Sokotros saloje, išsiskiria mažesniais rožiniais (ne raudonais) žiedais...
Imuniteto doktrina
Paprastai imuninį atsaką sudaro, pirma, patogeno ar kitos pašalinės medžiagos atpažinimas ir, antra, reakcijų grandinės, skirtos juos pašalinti, panaudojimas...
