Quand il vient à électrons, ou bosons de Higgs

Parfois, seule emporter une quantité de fuite de certaines de ces caractéristiques à cela. Ainsi, la masse d'une particule est une propriété importante à comprendre, car il va à la racine de la physique fondamentale des particules.



Quelle est la masse, puis, en fonction de sa signification physique? Pourquoi certaines particules ont une masse et d'autres pas? Et vous ne pouvez pas penser que ce serait important, mais la grande question est pourquoi les particules ont une masse à tous?

Pour répondre à ces questions, et aller bien au-delà ce que Albert Einstein savait de la masse, nous allons plonger dans la physique des particules et de la relativité générale.

La mesure de Elle

Un professeur m'a dit une fois que la meilleure définition d'une propriété physique est son mode de mesure. Selon cette définition, nous allons voir comment vous mesurez la masse.

Lorsque vous montez sur une échelle, que cela plaise ou non, vous enregistrez votre poids. Ceci est parce que la Terre est attirée par la force gravitationnelle. La force entre vous et la Terre existe parce qu'elle-même et la masse de la Terre.

Le poids est basé sur votre masse sur la Terre. Flickr / Stephanie Sicore, CC BY

Si vous entrez sur la même échelle sur la lune serait enregistrer une fraction de son poids sur la Terre. Environ un sixième, de l'exactitude.

Votre lune de poids est moins parce que la masse de la Lune est inférieure à la masse de la Terre, et la force gravitationnelle de la lune et elle est proportionnelle à la masse de la lune et de la terre. Ceci est donné par la formule F = GMm / où R est le rayon de la lune et G est appelée constante de gravitation de Newton.

Mass est la charge de l'interaction gravitationnelle et sans aucune force de gravitation existe. Les physiciens se réfèrent à cette manifestation de masse que la masse gravitationnelle.

Lorsque vous ouvrez une porte, vous avez à pousser avec vigueur, sinon la porte ne se déplacera pas. En effet, la porte se manifeste en tant que masse d'inertie, qui est, on le neutralise à changer l'état de son mouvement.

Deuxième loi de Newton dit que la force est nécessaire pour changer l'état de mouvement d'un objet est proportionnelle à sa masse inertielle. Il est facile de pousser une lourde porte de la lumière par rapport à la même accélération.

Mass unifiée

Einstein connecté masse gravitationnelle et inertielle grâce à son principe de gravitation de l'équivalence. Le principe d'équivalence dit simplement que la masse gravitationnelle et inertielle sont une seule et même chose.

Cette simple déclaration, cependant, couplé avec l'idée que les équations mathématiques de la physique ne devraient pas dépendre du système de référence, très loin. Une conséquence majeure de principe de l'équivalence sont équations de la gravitation d'Einstein. Ces équations indiquent comment courbes masse espace et chaînes de temps.

La signification des équations de la gravitation d'Einstein est simple: la masse déforme l'espace-temps et courbe l'espace-temps de la masse se déplace. Si vous avez jamais vu une pièce de monnaie spirale descendante d'un puits à souhaits en forme d'entonnoir, vous savez de quoi je parle.

Selon l'image géométrique de la gravité d'Einstein, la Terre tourne autour du soleil, parce que celui-ci crée un puits de gravité entonnoir dans le tissu de l'espace-temps et la Terre tourne dans ce que la roue de la monnaie dans le puits souhaitant.

Si le soleil avait pas de masse, puits de gravité autour d'elle ne serait pas exister et la Terre serait s'envoler. Si la Terre avait pas de masse, vous ne seriez pas la courbure du puits et souhaitez s'envoler dans une ligne droite. Quelle est la relativité générale dans un entonnoir mot.

Einstein savait tout cela et plus encore. Après tout, il a écrit des livres sur la relativité - à la fois la générales et particulières. Il a compris comment la masse est connectée à la force de gravité et de l'énergie.

Le premier rapport est encapsulé par ses équations du champ de gravitation, et le second est le célèbre E = mc2. Malheureusement, il n'a jamais eu la chance d'apprendre quoi que ce soit la raison pour laquelle a des propriétés de masse.

Il ya plus à la messe

Physique des particules moderne fondamentale nous a donné la réponse en 2012, lorsque le boson de Higgs a finalement été découvert.

La question est très important parce que, comme nous l'avons vu plus tôt, sans la masse n'y a pas de gravité. Ou est-il? Eh bien, en fait, il est.

Jetez un

Toutefois,

La lumière interagit avec les champs gravitationnels dues à E = mc2. Cette équation nous dit que, du point de vue de l'énergie gravitationnelle et la masse sont équivalentes. Une

Le fait que la gravité de l'énergie est important, parce que la plupart de la masse autour de nous est, en fait, l'énergie. Toutes les parties visibles des galaxies et des étoiles sont connus pour être fait principalement d'hydrogène, qui est seulement à protons et d'électrons.

Terre est faite de nombreux atomes différents, mais ceux qui sont seulement fait de nucléons et électrons. Les électrons sont 2.000 fois plus léger que les nucléons, de manière à amener beaucoup moins à la table en termes de masse. Et de manière significative, la majorité de la masse de protons et de neutrons est stockée dans l'énergie de la colle.

Colle est la substance qui maintient ensemble les protons et les neutrons. Et «le porteur de la force forte. Reliure énergie stockée dans Gluons constitue l'essentiel de la masse de protons, les neutrons, et tout atome d'hydrogène, d'ailleurs.

Le rôle du boson de Higgs

Nous pourrions nous arrêter ici, parce que nous comprenons l'origine de la plupart de la masse visible de l'univers. Einstein ne savait pas où la majeure partie des objets macroscopiques est venue, mais la physique des particules a révélé ceci à la fin du 20ème siècle.

, Il est toutefois encore un tournant dans l'histoire. Peut-être le plus étonnant. Si Einstein avait su, il aurait certainement aimé.

Et 'le rôle du boson de Higgs dans la production de masse. Le boson de Higgs, qui est l'excitation du champ de Higgs, est ce qui donne une masse au niveau fondamental: prête masse aux particules élémentaires.

L'histoire de Higgs a commencé avec un grave problème de la physique des particules. À la fin du 20e siècle, il est devenu clair que les symétries de jauge, mentionnés plus haut, sont les lois fondamentales et interdisent toute masse de vecteurs de force.

Pourtant, en 1983, la force de porte massive, les bosons W et Z, ont été découverts par le Large Electron positons).

Ce fut un sérieux dilemme: l'une des lois fondamentales de la nature, l'invariance de jauge était en jeu. Renoncez à l'invariance de jauge signifierait départ physique des particules à partir de zéro.

Étonnamment, les théoriciens ont trouvé un moyen astucieux pour avoir votre gâteau et le manger aussi! Ils ont introduit le mécanisme de Higgs, qui nous permet de garder les symétries de jauge à un niveau fondamental, mais les briser de telle sorte que dans notre univers particulier particules W et Z massives sont encore possibles.

Cette astuce incroyable remporté Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg 1979 Prix Nobel de Physique. Outre les vecteurs de force, le mécanisme de Higgs prête également de masse pour les particules fondamentales de la matière, en expliquant pourquoi les électrons, les quarks et les neutrinos ont une masse.

La contribution fondamentale des électrons, quarks ou neutrino de masse, cependant, est négligeable par rapport à la masse générée par de la colle autour de nous. Cela signifie donc que le boson de Higgs est négligeable au niveau atomique?

La réponse est non! Sans le boson de Higgs, les électrons ne disposent pas de masse et tous les atomes tomberaient en dehors. Les neutrons ne se décomposent pas, de sorte que même les noyaux atomiques seraient très différentes. Dans l'ensemble, l'univers serait une très, très différente, dépourvue de galaxies, les étoiles et les planètes.

Et puis vint l'étoffe sombre

Donc, maintenant nous savons tout de masse, non? Malheureusement pas. Seulement 5% de la masse de l'univers est la matière ordinaire.

Environ 70% de la masse de l'univers est l'énergie noire et environ 25% de la matière noire.

Non seulement nous avons pas la moindre idée de ce type de masse qui est, nous ne savons même pas ce que le secteur sombre est composé. Alors restez à l'écoute pour l'histoire de la masse continue, même dans le nouveau millénaire.