Достижения современной физики: бозон Хиггса и новое определение килограмма

Достижения современной физики: бозон Хиггса и новое определение килограмма

Событие, записанное детектором компактного мюонного соленоида (CMS) Большого адронного коллайдера CERN в 2012 году, продемонстрировало характеристики, ожидаемые от распада бозона Хиггса до пары фотонов.  А электромагнитные весы NIB-4 Kibble, используемые для измерения постоянной Планка, в свою очередь, продемонстрировали возможность переопределения килограмма.

ЦЕРН обнаруживает бозон Хиггса

В течение последних нескольких десятилетий физики неустанно работали над моделированием Вселенной, разрабатывая так называемую Стандартную Модель. Эта модель описывает четыре основных взаимодействия материи, известных как фундаментальные взаимодействия.

Два из них знакомы нам в повседневной жизни:

·        гравитационное;

·        электромагнитное.

 А два других, однако, оказывают своё влияние только внутри ядер атомов: сильное ядерное взаимодействие и слабое.

Часть Стандартной Модели говорит, что существует универсальное квантовое поле, которое при контакте с частицами, проявляет массы последних. В шестидесятых годах прошлого столетия физики-теоретики Энглер и Хиггс описали эту область и её значение в Стандартной Модели.

Универсальное поле получило название поля Хиггса, а согласно законам квантовой механики все фундаментальные поля обязаны иметь связующую частицу, которая и получила название бозон Хиггса в этом случае.

Спустя десятилетия, а именно в 2012 году, две команды, использующие адронный коллайдер для проведения столкновений частиц, сообщили об обнаружении частицы с такой же массой, как было предсказано для бозона Хиггса. Это стало прямым доказательством того, что существуют как поле Хиггса, так и одноимённый бозон.

Энглерту и Хиггсу в 2013 году была присуждена Нобелевская премия по физике за открытие механизма, способствующего пониманию появления массы у субатомных частиц, что подтвердилось открытием фундаментальной частицы, которая и была ими предсказана в теоретических выкладках.

По мере того, как физики продолжают совершенствовать Стандартную Модель, функция бозона Хиггса будет оставаться фундаментальной частью теории о том, что все виды материи могут трансформироваться с приобретением массы, а, следовательно, существовать в принципе.

Переопределение фундаментальной единицы массы

В ноябре 2018 года учёные проголосовали за официальное изменение определения килограмма, фундаментальной единицы массы. Вместо того, чтобы за основу килограмма брать объект - цилиндр из сплава платины и иридия размером с мяч для гольфа - в новом определении единицы массы используется константа природы. Изменение затронуло последний физический артефакт, использованный для определения единицы измерения.

Сама измерительная шкала была заменена в 1960 году, например, на определенное количество волн излучения криптона. И позже была обновлена ​​для определения метра в соответствии с расстоянием, которое свет проходит за доли секунды.

Используя сложные весы, известные как весы Киббла, учёные смогли точно измерить килограмм в соответствии с электромагнитной силой, необходимой для его удержания. Это электрическое измерение можно затем выразить в терминах постоянной Планка, числа, первоначально использованного Максом Планком для расчёта пучков энергии, исходящих от звезд.

Килограмм был не единственной единицей измерения, которая была недавно пересмотрена. Изменения в Международной системе единиц, которая официально вступила в силу в мае 2019 года, также коснулись определений:

·        ампера, стандартной единицы силы электрического тока;

·        кельвиновой единицы температуры;

·        моля, единицы количества вещества.

Корректировка в определениях килограмма и других единиц позволят проводить более точные измерения для небольших количеств материала, таких как фармацевтические препараты. А также предоставят ученым во всём мире доступ к основным единицам, а не определять их в соответствии с объектами, которые должны быть воспроизведены и откалиброваны небольшим количеством лабораторий.

Подпишитесь на нашу рассылку!

Комментарии

Вы должны войти, чтобы оставить комментарий.

Похожие статьи
Автор