الفلك

قوة اقتران الغلاف الأساسي في النجوم (مرة أخرى)

قوة اقتران الغلاف الأساسي في النجوم (مرة أخرى)


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

سألت هذا عن الفيزياء SE لكنه لم يحظ باهتمام كبير:

ضع في اعتبارك تسلسل رئيسي ذو عمر صفري عالي الكتلة (ZAMS) (على سبيل المثال ، $ m _ { rm ZAMS} gtrsim 30 ، $م$ _ { odot} دولار) نجمة.

أفهم أن حدود الغلاف الأساسي (شبه) محددة جيدًا فقط لنجوم التسلسل الرئيسي التي لها نواة ، وأنه من حيث المبدأ يجب أن يعتمد الدوران النهائي (السرعة الزاوية) للنواة على دوران النجم قبل يفقد غلافه بسبب فقدان كتلة الرياح القوي في المرحلة المتأخرة من التطور إذا كان النجم في عزلة (أو بسبب حدث نقل جماعي إذا كان النجم في ثنائي). لقد قرأت ، هنا على سبيل المثال ، أن اللب يجب أن يكون مفصولًا تمامًا تقريبًا عن الغلاف ، ولكن في هذه الورقة الأخيرة يفترضون أن أداة التوصيل كافية بما يكفي لتحديد الدوران المولود للنواة النجمية (انظر الشكل 1). هنا ، يعاملون اقتران الغلاف الأساسي للنجوم عالية الكتلة على أنه حالة عدم يقين كبيرة. أفهم أن هذا الاقتران غير مؤكد (مقيد بشكل ضعيف من حيث الملاحظة) وغير مؤكد نظريًا بسبب العديد من العمليات المعقدة التي تنطوي على الحفاظ على نقل الزخم الزاوي عبر النجم.

هل هناك طريقة بسيطة (ويفضل) لفهم قوة اقتران النواة بالمغلف من حيث كميات ZAMS للنجم ، دون إجراء تخليق كامل لمجموعات النجوم؟ ... وبدون إدخال معلمة أخرى غير مؤكدة ، مثل مقياس زمني؟ هل هناك معلمات معروفة لتأثيرات هذه العملية على تطور النجم الواحد ، أي مع كتلة ZAMS والمعدنية؟


الضبط الدقيق لقوى القوة للسماح بالحياة

"بينما ننظر إلى الكون ونحدد العديد من حوادث الفيزياء وعلم الفلك التي عملت معًا لصالحنا ، يبدو الأمر كما لو كان الكون يعرف بمعنى ما أننا قادمون. [1]" الفيزيائي فريمان دايسون

في مدونتي السابقة ، ناقشت كيف أن التغييرات العديدة في قوانين الفيزياء ستؤدي إلى كون بلا حياة. لقد اعترفت بأن هذا كان دليلًا متواضعًا نسبيًا على ادعائي الصقل:

"في مجموعة القوانين الفيزيائية المحتملة والمعلمات والظروف الأولية ، تكون المجموعة الفرعية التي تسمح بالحياة الواعية العقلانية صغيرة جدًا."

أقول متواضعًا نسبيًا لأن الأدلة التي أوردها في مدونتي حول ضبط الظروف الأولية قوية جدًا ونفس الشيء الذي أجادله ينطبق على الأدلة التي أقدمها في هذه المدونة. تبحث هذه المدونة في كيفية ضبط الثوابت التي تحكم القوى الأساسية الأربعة للفيزياء بدقة لدعم الحياة. ارجع إلى مدونتي السابقة للتعرف على الجوانب النوعية لهذه القوى وكيف يجب أن تكون على حق للسماح بالحياة. أنا الآن أركز على كمي قيود على قوة هذه القوى إذا كان من المعقول أن توجد الحياة الذكية في أي مكان في الكون. أولاً بعض المعلومات الأساسية - يشير الفيزيائيون عادةً إلى ثوابت الاقتران لتلك الثوابت عديمة الأبعاد [2] والتي تمثل قوة كل قوة. تتراوح قوة هذه القوى أكثر من 40 مرتبة من حيث الحجم - وهذا يعني أن أقوى قوة أقوى بـ 10 40 مرة من القوة الأضعف. وبالتالي ، سيكون من المدهش أن تكمن قوة هذه القوى في نطاقات ضيقة للسماح بالحياة & # 8211 على الأقل إذا تم تعيين القيم عشوائيًا كما هو الحال في عالم بدون الله. دعونا نلقي نظرة على مدى حساسية هذه المعلمات فيما يتعلق بالسماح بالحياة:

1) قوة نووية قوية

هذه القوة مهمة لوجود ذرات مستقرة وراء الهيدروجين. إذا كانت القوة القوية أضعف بنسبة 50٪ ، فلن توجد عناصر تستخدمها الحياة لأن البروتونات لا يمكن أن تتماسك معًا في النواة. يجب أن تتجاوز القوة النووية الشديدة قوة القوة الكهرومغناطيسية بما يكفي للتغلب على التنافر الكهرومغناطيسي للبروتونات موجبة الشحنة. في حين أن تعلم الكيمياء سيكون أسهل بكثير إذا كانت العناصر القليلة الأولى فقط موجودة في الجدول الدوري ، فلن يكون هناك مخلوقات فيزيائية لتتعلمها! إذا كانت القوة القوية أقوى بحوالي 50٪ ، فلن يتبقى هيدروجين من عمليات الاندماج النووي التي حدثت في الكون المبكر. يلعب الهيدروجين دورًا حاسمًا في دعم الحياة ليس فقط كمكون للماء ولكن النجوم التي تحترق الهيدروجين تدوم 30 مرة أطول من البدائل. قد لا يجعل هذا القيد الخاص الحياة الذكية مستحيلة ، لكن من المؤكد أن نشوء الحياة سيكون أصعب بكثير إذا كان الوقت المتاح محدودًا للغاية وإذا لم يكن هناك ماء ولا هيدروكربونات.

أيضًا ، تعتبر الرابطة الهيدروجينية مهمة جدًا في علم الأحياء لأسباب عديدة: تخزين المعلومات في الحمض النووي ، والتفاعل بين الجسم المضاد والمستضد ، والبنية الثانوية للبروتينات. تذكر أن المعلمات التي تبدو مفيدة للحياة ولكنها أكثر دقة مما هو ضروري للغاية تعتبر مقابل تفسير الأكوان المتعددة للضبط الدقيق لأن سيناريوهات الأكوان المتعددة تتنبأ فقط بما هو ضروري للغاية للحياة. [3] هناك قيد أكثر تشددًا وهو أنه إذا كانت القوة القوية أكبر من حوالي 2٪ بروتونات أقوى ، فلن تتشكل من الكواركات & # 8211 ، وفي هذه الحالة لن توجد عناصر كيميائية! [4] إذا كانت القوة القوية أضعف بنسبة 9٪ ، لكانت النجوم غير قادر على تصنيع أي عناصر أثقل من الديوتيريوم (وهو الهيدروجين الثقيل).

2) القوة الكهرومغناطيسية

هذه القوة مسؤولة عن الكيمياء وتلعب دورًا حاسمًا في الاندماج النجمي الذي يغذي الحياة. يجب أن تكون القوة الكهرومغناطيسية أضعف بكثير من القوة النووية القوية حتى تكون الذرات مستقرة - بحيث يكون نصف قطر مدار الإلكترون أكبر بكثير من نصف قطر النواة. ما لم يكن ثابت الاقتران الكهرومغناطيسي (الذي يمثل قوته) أقل من حوالي 0.2 ، فلن تكون هناك ذرات مستقرة لأن الإلكترونات التي تدور حول النواة سيكون لها طاقة حركية كافية لتكوين أزواج من الإلكترون والبوزيترون والتي ستفني بعد ذلك بعضها البعض وتنتج الفوتونات. سيتم وصف أمثلة إضافية للضبط الدقيق لقوة القوة هذه لاحقًا في هذه المدونة.

3) قوة نووية ضعيفة

تتحكم القوة الضعيفة في اندماج البروتون والبروتون ، وهو تفاعل أبطأ بمقدار 1،000،000،000،000،000 مرة من التفاعل النووي القائم على القوة النووية القوية. بدون هذا ، & # 8220 من الناحية الأساسية فإن كل المادة في الكون ستُحترق إلى الهيليوم قبل تشكل المجرات الأولى & # 8221. نظرًا لأن القوة النووية الضعيفة أضعف بكثير من القوة النووية القوية ، يمكن للنجم & # 8220 حرق الهيدروجين الخاص به برفق لمليارات السنين بدلاً من الانفجار مثل القنبلة. [6] & # 8221 سبق أن وصفت التداعيات السلبية مدى الحياة إذا لم يكن هناك هيدروجين في الكون.

يشير جون ليزلي إلى عدة طرق أخرى يتم من خلالها ضبط القوة النووية الضعيفة بدقة. "لو كانت القوة الضعيفة أقوى بشكل ملحوظ ، لكان الاحتراق النووي لـ Big Bang & # 8217s قد تجاوز الهيليوم ووصولاً إلى الحديد. عندئذ تصبح النجوم التي تعمل بالطاقة الاندماجية مستحيلة. [7] "

تتفاعل النيوترينوات فقط عن طريق القوة الضعيفة وهي فقط قوية بما يكفي لتفجير الطبقات الخارجية للنجوم المتفجرة ولكنها ضعيفة بما يكفي لتمرير أجزاء من النجم للوصول إلى هناك. تلعب القوة الضعيفة أيضًا دورًا في اندماج الإلكترونات والبروتونات في النيوترونات أثناء الانهيار الأساسي للنجوم للحفاظ على استمرار الانهيار حتى يصبح نجمًا متفجرًا (مستعر أعظم). قدر عالم الفلك البريطاني السير مارتن ريس أن التغيير في قوة القوة النووية الضعيفة بحوالي جزء واحد في 10000 على الأقل بالنسبة لقوة القوة القوية كان من شأنه أن يمنع انفجارات السوبرنوفا التي تسمح للعناصر الأثقل أن تجد طريقها إلى الكواكب. [8] بدون انفجارات المستعر الأعظم لن تكون العناصر الثقيلة الرئيسية متاحة مدى الحياة.

4) قوة الجاذبية

يعتقد العديد من الفيزيائيين أننا سنكتشف في النهاية النظرية الموحدة الكبرى ، التي توحد الجاذبية مع القوى الأساسية الثلاثة الأخرى. لهذا السبب ، أشار ليونارد سسكيند ، الفيزيائي في جامعة ستانفورد ، إلى أن "خصائص الجاذبية ، وخاصة قوتها ، كان من الممكن أن تكون مختلفة بسهولة. في الواقع ، إنها معجزة غير مفسرة أن الجاذبية ضعيفة كما هي. [9] "تؤدي هذه العلاقة الكامنة المحتملة إلى توقع طبيعي بأن الجاذبية يمكن أن تكون قوية مثل أقوى قوة. قوة الجاذبية أضعف بحوالي 40 مرة من القوة النووية الشديدة. بناءً على هذا التوقع بأن الجاذبية يمكن أن تتفاوت لتصل إلى قوة قوة نووية قوية ، فإن مستوى الضبط الدقيق المطلوب للحياة رائع جدًا:

  • إذا كانت الجاذبية أضعف بمقدار 1 من 10 36 ، فإن النجوم تكون غير مستقرة لضغط الانحلال (للنجوم الصغيرة) أو غير مستقرة للضغط الإشعاعي فقط لطرد أجزاء ضخمة من النجم (للنجوم الأكبر).
  • إذا كانت الجاذبية أقوى بنسبة 1 من 10 40 ، فإن الثقوب السوداء تهيمن على الكون وليس النجوم.
  • إذا كانت الجاذبية أضعف بمقدار 1 من 10 30 ، فإن أكبر كوكب يمكن أن يتجنب آثار الجاذبية الساحقة على أي مخلوقات ذات أدمغة كبيرة سيكون له نصف قطر يبلغ حوالي 50 مترًا - وهو ليس مرشحًا جيدًا لنظام بيئي وتطوير / دعم حياة ذكية.

هذه أرقام ضخمة قد يصعب على معظم القراء تصورها. لذلك ، ضع في اعتبارك القياس التالي للمساعدة في فهم عدم احتمال وجود جزء واحد في 10 36. لنفترض أنه يمكن للمرء أن يصنع كومة رملية تغطي كل أوروبا وآسيا ويصل ارتفاعها إلى 5 أضعاف ارتفاع القمر. [10] افترض أن حبة رمل واحدة مطلية باللون الأحمر وتم وضعها عشوائيًا في مكان ما داخل هذه الكومة. ثم يختار الشخص المطوي الأعمى حبة رمل واحدة بشكل عشوائي من الكومة. الاحتمالات بأنها ستختار أن حبة رمل حمراء واحدة أفضل قليلاً من احتمالية 1 من 10 36 لقوة تسمح للحياة لقوة الجاذبية بناءً على معيار واحد فقط من المعايير المذكورة أعلاه.

دعنا نستكشف بعض حالات الضبط الدقيق التي تقيد ثوابت متعددة بشكل متزامن.

نجوم طويلة العمر

كما ناقشت سابقًا ، تلعب النجوم دورين رئيسيين على الأقل في جعل الكون يسمح بالحياة:

1) كمصدر طاقة طويل الأمد يساعد الحياة على التغلب على آثار القانون الثاني للديناميكا الحرارية التي من شأنها أن تؤدي إلى حالة نهائية من الفوضى والتوازن.

2) لتجميع العناصر التي لم يتم إنشاؤها بواسطة الانفجار العظيم (والذي هو أساسًا كل شيء بعد البريليوم).

نحن نأخذ الشمس كأمر مسلم به كمصدر ثابت للطاقة طويل العمر ، لكننا نلاحظ عدم وجود أي مصدر طاقة طويل العمر قابل للمقارنة على الأرض كمؤشر ليس هو الحال دائمًا. النجم هو في الأساس انفجار نووي متحكم فيه متماسك عن طريق الجاذبية - ويمكن أن يستمر لفترة طويلة يتطلب توازنًا دقيقًا بين مختلف المعايير الفيزيائية. ضع في اعتبارك أن الشمس تنتج طاقة أقل لكل كيلوغرام من كتلتها مما ينتجها الإنسان - فبدون الضبط الدقيق ، ستموت النجوم في وقت أقرب بكثير. من الواضح أن الشمس لا تزال قادرة على إنتاج كميات هائلة من الطاقة لأنها ضخمة جدًا! جانب آخر مدهش للشمس هو أن الفوتونات تستغرق على الأقل عدة آلاف من السنين لتنتقل من لب الشمس إلى سطحها عبر البلازما المتأينة. هناك قيود كبيرة على قوة الجاذبية والكهرومغناطيسية إذا كان لابد من وجود نجوم طويلة العمر. يلخص Luke Barnes بعضًا من أبحاث الفيزياء الرئيسية في هذا المجال:

"هناك فرصة سانحة للنجوم & # 8211 صغيرة جدًا وقد فازوا & # 8217t بالقدرة على الاشتعال والحفاظ على الاندماج النووي في نواتهم ، حيث يتم دعمهم ضد الجاذبية عن طريق الانحلال بدلاً من الضغط الحراري الكبير جدًا وسيهيمن ضغط الإشعاع على الحرارة الضغط ، مما يسمح بنبضات غير مستقرة. [12] "

يقوم بارنز ببعض الحسابات بناءً على احتمالية أن تختلف قوة الجاذبية حتى قوة القوة النووية القوية ويستخدم توزيعًا مسبقًا موحدًا للقيم المحتملة لثابت اقتران الجاذبية وثابت الاقتران الكهرومغناطيسي. باستخدام هذا النهج ، يحسب أن "منطقة سماح النجوم المستقرة تشغل 10 & # 8211 38 من مساحة المعلمة." هذا أقل احتمالًا من تشبيهي السابق بالرمال!

إنتاج كل من الكربون والأكسجين في النجوم

اكتشف عالم الفلك فريد هويل أحد أقدم الأمثلة على الضبط الدقيق فيما يتعلق بالضبط الدقيق المطلوب لصنع كل من الكربون والأكسجين في النجوم. هناك حاجة إلى ثلاث مصادفات متميزة لعمل كلا النوعين من العناصر بوفرة في النجوم. تفرض هذه القيود قيدًا يبلغ حوالي جزء واحد من 250 على القوة النسبية للقوة الشديدة والقوة الكهرومغناطيسية في كلا الاتجاهين. في الواقع ، أشارت دراسة حديثة أجراها إيكستروم [13] في عام 2010 إلى أن تغيير جزء واحد فقط من 10000 في ثابت الاقتران الكهرومغناطيسي كان سيؤدي إلى عدم قدرة النجوم على تخليق كل من الكربون والأكسجين. على الرغم من كونه ملحدًا ، أقر هويل قائلاً:

"يجب أن يكون بعض الذكاء الفائق الحساب قد صمم خصائص ذرة الكربون ، وإلا فإن فرصة العثور على مثل هذه الذرة من خلال قوى الطبيعة العمياء ستكون ضئيلة للغاية. يشير تفسير الفطرة السليمة للحقائق إلى أن العقل الفائق قد توافد مع الفيزياء ، وكذلك الكيمياء والبيولوجيا ، وأنه لا توجد قوى عمياء تستحق الحديث عنها في الطبيعة. تبدو الأرقام التي يحسبها المرء من الحقائق مربكة للغاية بحيث تجعل هذا الاستنتاج بعيدًا عن السؤال تقريبًا. [14] "

قيود أخرى بين نقاط القوة

للحصول على فحص أكثر شمولاً لقيود الضبط الدقيق ، راجع مقالة مراجعة Luke Barnes الممتازة التي أشرت إليها مسبقًا. تعد مقالة المراجعة هذه ملخصًا ممتازًا لمائة مقالة فيزيائية أو نحو ذلك ، وفي كثير من الحالات تشير إلى مقالات متعددة لكل قيد ضبط دقيق. يسرد بارنز العديد من القيود الإضافية التي لم أذكرها ويقدم تفاصيل إضافية. فقط من بين القيود التي تنطوي على القوى من ثوابت الاقتران هذه ، يسرد بارنز نصف دزينة أو أكثر من الحالات. عادةً ما تتضمن القوة مصطلحًا تربيعيًا فقط ولكن من المهم ملاحظة أن هناك علاقات خطية وتربيعية وعكسية بين ثوابت الاقتران. على سبيل المثال ، يتم تقييد قوة القوة الكهرومغناطيسية بطريقة ما بناءً على قيد خطي وبطريقة أخرى بناءً على قيد تربيعي وبطريقة أخرى بناءً على معكوس قوة القوة بالنسبة إلى ثابت آخر. من اللافت للنظر أن هناك منطقة تسمح بالحياة تفي في نفس الوقت بهذه القيود متعددة الأوجه.

أيضًا ، نظرًا لأنه يمكن التعبير عن كل ثابت اقتران من حيث المزيد من المعلمات الأساسية مثل ثابت بلانك وسرعة الضوء ، فهناك قيود شديدة جدًا على هذه المعلمات أيضًا - خاصة بسبب القيود عبر القوى المختلفة لثابت الاقتران. وبالتالي ، فإن ثابت بلانك مقيد بطريقة واحدة ومربع هذا الثابت مقيد بناءً على معيار مختلف للسماح للحياة - وبالمثل بالنسبة لسرعة الضوء.

علاوة على ذلك ، هناك معلمة كونية مضبوطة بدقة ، تُعرف باسم Q ، والتي يمكن التعبير عنها من حيث العديد من المعلمات الأخرى بما في ذلك ثوابت الاقتران. في معادلة اشتقها Max Tegmark و Martin Rees [15] ، توجد القوى التالية على ثوابت اقتران مختلفة: -1 ، 16/7 ، 4/7. أيضًا ، هناك سجل طبيعي لثابت الاقتران الكهرومغناطيسي إلى القوة -2 التي تؤخذ إلى القوة -16/9. بدون المساهمات المختلفة لثوابت الاقتران المأخوذة للقوى المختلفة ، فإن قيمة هذا المعامل Q لم تكن لتسمح للحياة. يمثل Q حجم التغيرات في كثافة الطاقة في بدايات الكون. إذا كان Q أكبر من 10 -5 ، فإن الكون قد يتكون من عدد كبير جدًا من الثقوب السوداء بحيث لا يسمح للحياة. إذا كانت Q أصغر من 10 -6 ، فستكون هناك هياكل مرتبطة بالجاذبية في الكون - لا نجوم ولا كواكب وبالتالي لا حياة. راجع مقالة بارنز في الصفحة 32 للحصول على مزيد من التفاصيل حول ضبط Q وعلاقته بثوابت الاقتران.

ناتج مضبوط بدقة للإشعاع النجمي

اكتشف براندون كارتر لأول مرة علاقة رائعة بين ثوابت اقتران الجاذبية والكهرومغناطيسية. إذا كانت القوة 12 للقوة الكهرومغناطيسية غير متناسبة مع ثابت اقتران الجاذبية ، فإن الفوتونات التي تنتجها النجوم لن تكون بمستوى الطاقة المناسب للتفاعل مع الكيمياء وبالتالي لدعم التمثيل الضوئي. لاحظ مدى الحساسية التي يجب أن تكون عليها النسبة عندما تتضمن القوة الثانية عشرة - كانت مضاعفة القوة الكهرومغناطيسية تتطلب زيادة في قوة الجاذبية بمعامل 4096 من أجل الحفاظ على النسبة الصحيحة. يبدو أن تسخير الطاقة الضوئية من خلال الوسائل الكيميائية ممكن فقط في الأكوان التي ينطبق عليها هذا الشرط. إذا لم يكن هذا ضروريًا تمامًا للحياة ، فقد يدخل في الدليل ضد الكون المتعدد من حيث أنه يشير إلى كوننا مضبوط بدقة أكثر مما هو ضروري للغاية.

خواطر ختامية

من المهم أن نلاحظ كيف يجب أن تقع قيم هذه الثوابت ضمن نطاقات ضيقة للسماح للحياة بناءً على معايير متعددة ومستقلة! ستقدم مدونتي التالية أمثلة إضافية على هذه "المصادفة". هذا التعدد يجعل ادعائي الصقل أكثر قوة لأنه حتى لو كانت معظم هذه المقالات التي تمت مراجعتها من قبل الزملاء مخطئة في ادعاءات الضبط الدقيق ، فستظل هناك حالات كافية لإظهار أن الفيزياء التي تسمح بالحياة نادرة بين الاحتمالات.

أيضًا ، السؤال الذي يطرح نفسه حول احتمال وجود أي قيمة للثابت يمكن أن تفي بمعايير متعددة للسماح للحياة؟ لماذا تتداخل مناطق السماح بالحياة بالضرورة عند قيمة واحدة يمكن أن تسمح بعد ذلك بالحياة بالنسبة لها الكل من القيود؟ يجادل روبرت سي كونز ، الفيلسوف في جامعة أوستن ، بأن هذا يشير إلى ضبط دقيق بدرجة أعلى وبالتالي إلى التصميم:

"عندما تكون قيمة الثابت الفردي مقيدة بأكثر من طريقة ، فمن المحتمل جدًا أن تضع هذه القيود المستقلة مطالب متناقضة على قيمة القيد. على سبيل القياس ، إذا نظرت في العديد من المعادلات الجبرية ، كل منها بمجهول واحد ، سيكون من المدهش جدًا أن تحقق قيمة واحدة جميع المعادلات. وبالتالي ، فمن المدهش أن نطاقًا واحدًا من القيم يفي بالقيود البشرية المختلفة في وقت واحد. يجادل ليزلي بأن هذه المصادفة عالية المستوى تشير إلى أن الشكل الأساسي لقوانين الطبيعة قد تم تصميمه في حد ذاته لجعل الضبط البشري الدقيق ممكنًا. بعبارة أخرى ، يجادل ليزلي بأن هناك دليلًا على ضبط دقيق عالي المستوى. [16] "

تصبح هذه المصادفة أكثر إثارة للدهشة عندما يذهب المرء إلى ما وراء التعدد الهائل للقيود ويحلل أيضًا كيف تظهر القوى المختلفة على الثوابت في المعادلات التي تعبر عن قيود السماح بالحياة المستقلة وغير ذات الصلة.لماذا تبين أن قوة معينة من الكهرومغناطيسية مناسبة تمامًا للنجوم طويلة العمر ، والاستقرار الذري ، واستقرار البروتون ، واستقرار الإلكترون ، وتخليق الكربون والأكسجين ، وطاقة الفوتونات الناتجة عن النجوم ، وحجم الكثافة تقلبات في الكون المبكر؟ حتى نظريات الأكوان المتعددة التخمينية لا تفسر هذا النوع من المصادفة.

[1] جون بارو وفرانك تيبلر. المبدأ الكوني الأنثروبي، ص. 318

[2] في الواقع ، هذه ثوابت عند الكثافة الحالية ولكن في بداية الكون ، يُعتقد أن القوى الثلاث غير الجاذبية قد تم توحيدها بمعنى أنه عند مستويات الطاقة هذه ، تصرفت جميع القوى بنفس الطريقة. بمجرد أن نتجاوز أول 1/100 من النانوثانية من الكون ، يمكننا التحدث عن هذه على أنها ثوابت.

[3] للحصول على شرح لهذا المبدأ المقبول على نطاق واسع ، يرجى الرجوع إلى مدونتي السابقة: http://crossexamined.org/god-or-multiverse.

[4] والتر برادلي. (صادف أنه كان رئيس قسم الهندسة عندما كنت في Texas A & ampM). http://www.leaderu.com/offices/bradley/docs/universe.html

[5] لوقا بارنز. الضبط الدقيق للكون من أجل حياة ذكية. منشورات الجمعية الفلكية الأسترالية ، ص. 42. (http://arxiv.org/abs/1112.4647)

[6] فريمان دايسون ، Scientific American 225 (1971) ، ص. 56.

[7] جون ليزلي. متطلبات الحياة في عالمنا. http://www.leaderu.com/truth/3truth12.html

[8] مارتن ريس ، فيل. عبر. روي. شركة لندن أ 310 (1983) ، ص. 317.

[9] ليونارد سسكيند ، المناظر الطبيعية الكونية، ص. 9.

[10] أعلم أن هذا غير واقعي ماديًا ولكن هذا التشبيه الافتراضي يساعد في تصور حجم الضبط الدقيق.

[11] موقع ويب ناسا. http://image.gsfc.nasa.gov/poetry/ask/a11354.html

[13] إكستروم إس وآخرون ، علم الفلك والفيزياء الفلكية ، ص. 514.

[14] فريد هويل. الهندسة والعلوم، 11/81، p8-12.

[15] ماكس تيجمارك ومارتن ريس مجلة الفيزياء الفلكية (1998) ، ص. 499 ، 526

[16] روبرت سي كونس. الايمان بالله مقابل فرضية العوالم المتعددة. http://www.reasons.org/articles/theism-vs.-the-many-worlds-hypothesis

مصدر CrossExamined.org مجاني

احصل على الفصل الأول من "سرقة من الله: لماذا يحتاج الملحدين إلى الله ليصنعوا قضيتهم" في ملف PDF.


قوة اقتران النواة والغلاف في النجوم (مرة أخرى) - علم الفلك

لقد أبلغنا عن ملاحظات إضافية للسلوك المعتمد على الطور لميزة Hα للكروموسفير المرتبطة بمكون K-dwarf في V471 Tau. في السابق ، أظهرت كل هذه الملاحظات حدًا أقصى محددًا للانبعاثات بالقرب من منتصف مرحلة عبور القزم الأبيض عبر قرص K-dwarf. أدت الدقة والقدرة على استنساخ قفل الطور هذا إلى استنتاج العديد من المراقبين السابقين أن الانبعاث المرصود كان ناتجًا عن إعادة معالجة الكروموسفير لحادث الأشعة فوق البنفسجية على القزم K من القزم الأبيض. بمقارنة هذه الملاحظات مع الملاحظات المنشورة سابقًا ، نظهر أن قوة الانبعاث تتناقص بشكل مطرد بين حقبة 1985 وعصر 1992 حيث اختفت بشكل أساسي. يكون تدفق الأشعة فوق البنفسجية من القزم الأبيض ثابتًا ، لذا لا يمكن أن يكون الانبعاث الكروموسفيري الناتج المعاد معالجته مرتبطًا بالوقت. يؤدي هذا إلى استنتاج مفاده أن معظم الانبعاث كان ناتجًا عن مناطق نشطة مغناطيسيًا تقع بشكل تفضيلي عند النقطة شبه النجمية للقزم الأبيض. نقترح أن اقتران المد والجزر في هذا النظام الثنائي القريب يؤثر بشكل تفضيلي على نقل الطاقة المغناطيسية ، ويقرن الدينامو الداخلي للقزم K بالمغلف الخارجي ، مما يعطي خط الطول المفضل للنشاط المغناطيسي. نقترح كذلك أن هذه الآلية قد تكون شائعة في معظم الأنظمة الثنائية ذات الفترة القصيرة وفي كثير من الحالات قد تكون الآلية السائدة التي تسبب سلوك Hα المرصود.


الكبح المغناطيسي ، الانتشار ثنائي القطب ، النوى السحابية ، وتشكيل النجوم: مقاييس الطول الطبيعي وكتل النجم الأولي

الكبح المغناطيسي ضروري لانكماش السحب وتشكيل النجوم. لا مفر من الانتشار ثنائي القطب في السحب المغناطيسية ذاتية الجاذبية ويؤدي إلى تجزئة أحادية المرحلة (على عكس التسلسل الهرمي) (أو تكوين اللب) وتشكيل النجم الأولي. تهيمن القوى المغناطيسية على الضغط الحراري وقوى الطرد المركزي على مستويات مماثلة لنصف قطر السحابة الجزيئية. يقدم الدعم المغناطيسي للسحب الجزيئية والاقتران التصادمي غير الكامل بين الجسيمات المشحونة والمحايدة مقياسًا مغناطيسيًا حرجًا للطول (λم = 0.62υأτوما يليها) ومقياس طول Alfvén (λأ = πأυأ τني) ، على التوالي ، في المشكلة التي مع مقياس الطول الحراري الحرج (λتي ، كر = 1.09 درجة مئويةأτوما يليها) يشرح بشكل طبيعي تكوين الشظايا (أو النوى) في الغيوم الهادئة وتحديد أحجام وكتل هذه الأجزاء خلال مراحل الانكماش اللاحقة. (الكمية υأ هي سرعة Alfvén ، τني متوسط ​​زمن تصادم الأيونات المحايدة ، جأ سرعة الصوت الأديباتي ، و τوما يليها مقياس وقت السقوط الحر.) تتبع الحسابات العددية المستندة إلى تقنيات الشبكة التكيفية الجديدة تكوين الشظايا عن طريق الانتشار ثنائي القطب وانهيارها اللاحق وصولاً إلى تعزيز الكثافة المركزية فوق قيمة توازنها الأولية بواسطة عامل ≃10 6 مع مكاني ممتاز الدقة. تؤكد النتائج وجود وملاءمة مقاييس الطول الثلاثة وتوسع الفهم التحليلي للتفتت وتشكل النجوم المشتق منها. تقدم المقاومة ثنائية النسق النهائية للجاذبية (بواسطة القوى المغناطيسية في الغلاف وبواسطة قوى الضغط الحراري في القلب) كسرًا في منحدر السجل ρن-لوج ص الملف الشخصي. العلاقة بج ∞ ρج κ بين شدة المجال المغنطيسي وكثافة الغاز في قلب السحب تحمل κ = 0.4-0.5 حتى في وجود انتشار ثنائي القطب حتى كثافات ≃10 9 سم -3 لمجموعة متنوعة من السحب. القيمة κ ≃ 1/2 نموذجية إلى حد ما. في المراحل المتأخرة من التطور ، على سبيل المثال ، عند كثافة مركزية تبلغ حوالي 3 × 10 8 سم -3 ، يكون اللب النموذجي منتظمًا نسبيًا ، ويحتوي على 0.1 م ومجال مغناطيسي ≃3mG ، ومحاط بتوزيع كثافة متناقص بسرعة مكانيًا (شبيهة بالقرص). كمية الكتلة المتاحة للتراكم على اللب المضغوط محدودة بالقوى المغناطيسية ، وعادة ما تكون ∼1 M. تم تضمين هذه النتائج في السيناريو التفصيلي لتشكيل النجوم الموصوف مؤخرًا في مكان آخر.


محتويات

تحرير النموذج القياسي

يشرح الفيزيائيون خصائص القوى بين الجسيمات الأولية من حيث النموذج القياسي - وهو إطار مقبول على نطاق واسع لفهم كل شيء تقريبًا في الفيزياء الأساسية ، بخلاف الجاذبية. (تُستخدم نظرية منفصلة ، النسبية العامة ، في الجاذبية). في هذا النموذج ، تنشأ القوى الأساسية في الطبيعة من خصائص كوننا تسمى مقياس الثبات والتماثل. تنتقل القوى بواسطة جسيمات تعرف باسم البوزونات المقيسة. [13] [14]

مشكلة قياس كتلة البوزون تحرير

تم استخدام نظريات المجال بنجاح كبير في فهم المجال الكهرومغناطيسي والقوة الشديدة ، ولكن بحلول عام 1960 تقريبًا ، كانت جميع المحاولات لإنشاء مقياس ثابت لقد فشلت نظرية القوة الضعيفة (واتحادها مع القوة الكهرومغناطيسية الأساسية ، التفاعل الكهروضعيف) باستمرار ، مع نظريات القياس ، وبالتالي بدأت في التراجع عن السمعة نتيجة لذلك. كانت المشكلة أن نظرية القياس الثابت تحتوي على متطلبات التناظر ، وهذه تنبأت بشكل غير صحيح بأن بوزونات قياس القوة الضعيفة (W و Z) يجب أن يكون لها كتلة صفرية. من المعروف من التجارب أن لديهم كتلة غير صفرية. [15] هذا يعني أن مقياس الثبات كان نهجًا غير صحيح ، أو أن شيئًا آخر - غير معروف - كان يعطي هذه الجسيمات كتلتها. بحلول أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، لم يكن الفيزيائيون قد حلوا هذه القضايا وكانوا لا يزالون غير قادرين على إنشاء نظرية شاملة لفيزياء الجسيمات ، لأن كل محاولات حل هذه المشكلة خلقت المزيد من المشاكل النظرية.

تناسق كسر تحرير

في أواخر الخمسينيات من القرن الماضي ، أدرك يويشيرو نامبو أن كسر التناظر التلقائي ، وهي العملية التي ينتهي فيها النظام المتماثل إلى حالة غير متماثلة ، يمكن أن تحدث في ظل ظروف معينة. [ج] في عام 1962 ، لاحظ الفيزيائي فيليب أندرسون ، الذي كان يعمل في مجال فيزياء المادة المكثفة ، أن كسر التناظر يلعب دورًا في الموصلية الفائقة ، وقد يكون له صلة بمشكلة ثبات القياس في فيزياء الجسيمات. في عام 1963 ، تبين أن هذا ممكن من الناحية النظرية ، على الأقل بالنسبة لبعض الحالات المحدودة (غير النسبية).

آلية هيجز تحرير

بعد أوراق 1962 و 1963 ، نشرت ثلاث مجموعات من الباحثين بشكل مستقل أوراق كسر التناظر PRL لعام 1964 مع استنتاجات مماثلة وفي جميع الحالات ، وليس فقط بعض الحالات المحدودة. لقد أظهروا أن شروط التناظر الكهروضعيف سوف "تنكسر" إذا كان نوع غير عادي من المجال موجودًا في جميع أنحاء الكون ، وفي الواقع ، فإن بعض الجسيمات الأساسية تكتسب كتلة. أصبح الحقل المطلوب لحدوث ذلك (والذي كان افتراضيًا بحتًا في ذلك الوقت) يُعرف باسم مجال هيغز (بعد بيتر هيجز ، أحد الباحثين) والآلية التي أدت بها إلى كسر التناظر ، والمعروفة باسم آلية هيغز. الميزة الرئيسية للحقل الضروري هو أنه سيستغرق أقل الطاقة للحقل ليكون له قيمة غير صفرية من القيمة الصفرية ، على عكس جميع الحقول المعروفة الأخرى ، لذلك فإن حقل هيغز له قيمة غير صفرية (أو توقع الفراغ) في كل مكان. هذه القيمة غير الصفرية يمكن من الناحية النظرية كسر التناظر الكهروضعيف. كان هذا هو الاقتراح الأول القادر على إظهار كيف يمكن أن يكون للبوزونات مقياس القوة الضعيفة كتلة على الرغم من تناظرها الحاكم ، ضمن نظرية قياس ثابتة.

على الرغم من أن هذه الأفكار لم تكتسب الكثير من الدعم أو الاهتمام الأولي ، بحلول عام 1972 تم تطويرها إلى نظرية شاملة وأثبتت قدرتها على إعطاء نتائج "معقولة" تصف بدقة الجسيمات المعروفة في ذلك الوقت ، والتي تنبأت ، بدقة استثنائية ، بالعديد من العناصر الأخرى تم اكتشاف الجسيمات خلال السنوات التالية. [د] خلال السبعينيات أصبحت هذه النظريات بسرعة النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

تحرير حقل هيجز

يتضمن النموذج القياسي حقلاً من النوع المطلوب "لكسر" التناظر الكهروضعيف وإعطاء الجسيمات كتلتها الصحيحة. هذا الحقل ، المسمى "حقل هيغز" ، موجود في جميع أنحاء الفضاء ، وهو يكسر بعض قوانين التناظر للتفاعل الكهروضعيف ، مما يؤدي إلى تشغيل آلية هيغز. لذلك يتسبب في أن تكون بوزونات قياس W و Z للقوة الضعيفة ضخمة في جميع درجات الحرارة التي تقل عن قيمة عالية للغاية. [هـ] عندما تكتسب بوزونات القوة الضعيفة كتلة ، فإن هذا يؤثر على المسافة التي يمكن أن تقطعها بحرية ، والتي تصبح صغيرة جدًا ، وتتطابق أيضًا مع النتائج التجريبية. [و] علاوة على ذلك ، تم إدراك لاحقًا أن نفس المجال سيشرح أيضًا ، بطريقة مختلفة ، سبب امتلاك المكونات الأساسية الأخرى للمادة (بما في ذلك الإلكترونات والكواركات) كتلة.

على عكس جميع المجالات المعروفة الأخرى مثل المجال الكهرومغناطيسي ، فإن مجال هيغز هو مجال قياسي ، وله قيمة ثابتة غير صفرية في الفراغ.

تحرير "المشكلة المركزية"

لم يكن هناك حتى الآن أي دليل مباشر على وجود حقل هيغز ، ولكن حتى بدون دليل على هذا المجال ، فإن دقة تنبؤاته دفعت العلماء إلى الاعتقاد بأن النظرية قد تكون صحيحة. بحلول الثمانينيات من القرن الماضي ، أصبح السؤال حول ما إذا كان مجال هيغز موجودًا ، وبالتالي ما إذا كان النموذج القياسي بأكمله صحيحًا ، أحد أهم الأسئلة التي لم تتم الإجابة عنها في فيزياء الجسيمات.

لعقود عديدة ، لم يكن لدى العلماء طريقة لتحديد ما إذا كان مجال هيغز موجودًا ، لأن التكنولوجيا اللازمة لاكتشافه لم تكن موجودة في ذلك الوقت. إذا كان حقل هيغز موجودًا بالفعل ، فسيختلف عن أي مجال أساسي آخر معروف ، ولكن من الممكن أيضًا أن تكون هذه الأفكار الرئيسية ، أو حتى النموذج القياسي بأكمله ، غير صحيحة إلى حد ما. [ز]

قدمت آلية هيغز المفترضة عدة تنبؤات دقيقة. [د] [17]: 22 كان أحد التنبؤات الحاسمة أنه يجب أيضًا وجود جسيم مطابق يسمى "بوزون هيغز". إثبات وجود بوزون هيغز يمكن أن يثبت ما إذا كان مجال هيغز موجودًا ، وبالتالي يثبت أخيرًا ما إذا كان تفسير النموذج القياسي صحيحًا. لذلك ، كان هناك بحث مكثف عن بوزون هيغز ، كطريقة لإثبات وجود حقل هيغز نفسه. [8] [9]

أصبح وجود حقل هيغز آخر جزء لم يتم التحقق منه من النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، ولعدة عقود كان يعتبر "المشكلة المركزية في فيزياء الجسيمات". [18] [19]

البحث والاكتشاف تحرير

على الرغم من وجود حقل هيغز في كل مكان ، إلا أن إثبات وجوده لم يكن سهلاً. من حيث المبدأ ، يمكن إثبات وجوده من خلال الكشف عن الإثارة التي تظهر على شكل جسيمات هيغز ( هيغز بوزون) ، ولكن من الصعب للغاية إنتاجها واكتشافها ، نظرًا للطاقة اللازمة لإنتاجها وندرة إنتاجها حتى لو كانت الطاقة كافية. لذلك مرت عدة عقود قبل العثور على أول دليل على بوزون هيغز. استغرق تطوير مصادمات الجسيمات وأجهزة الكشف وأجهزة الكمبيوتر القادرة على البحث عن بوزونات هيغز أكثر من 30 عامًا (1980-2010).

أدت أهمية هذا السؤال الأساسي إلى 40 عامًا من البحث ، وبناء واحدة من أغلى المرافق التجريبية وأكثرها تعقيدًا في العالم حتى الآن ، مصادم الهادرون الكبير التابع لـ CERN ، [20] في محاولة لإنشاء بوزونات هيغز وجزيئات أخرى من أجل الملاحظة والدراسة. في 4 يوليو 2012 ، تم اكتشاف جسيم جديد كتلته بين 125 و 127 جيجا إلكترون فولت /ج تم الإعلان عن 2 اشتبه علماء الفيزياء في أنه بوزون هيغز. [21] [22] [23] منذ ذلك الحين ، ثبت أن الجسيم يتصرف ويتفاعل ويتحلل في العديد من الطرق التي تنبأ بها النموذج القياسي لجزيئات هيغز ، بالإضافة إلى وجود تكافؤ متساوٍ ودوران صفري ، [6 ] [7] سمتان أساسيتان لبوزون هيغز. هذا يعني أيضًا أنه أول جسيم سلمي أولي تم اكتشافه في الطبيعة. [24]

بحلول مارس 2013 ، تم تأكيد وجود بوزون هيغز ، وبالتالي ، فإن مفهوم نوع ما من مجال هيغز في جميع أنحاء الفضاء مدعوم بقوة. [21] [23] [6]

إن وجود المجال ، الذي تم تأكيده الآن من خلال التحقيق التجريبي ، يفسر سبب امتلاك بعض الجسيمات الأساسية كتلة ، على الرغم من التناظرات التي تتحكم في تفاعلاتها مما يعني أنها يجب أن تكون عديمة الكتلة. كما أنه يحل العديد من الألغاز الأخرى طويلة الأمد ، مثل سبب المسافة القصيرة للغاية التي تقطعها بوزونات القوة الضعيفة ، وبالتالي المدى القصير للغاية للقوة الضعيفة.

اعتبارًا من عام 2018 ، أظهر البحث المتعمق أن الجسيم يستمر في التصرف وفقًا للتنبؤات الخاصة بالنموذج القياسي Higgs boson. هناك حاجة إلى مزيد من الدراسات للتحقق بدقة أعلى من أن الجسيم المكتشف لديه جميع الخصائص المتوقعة ، أو ما إذا كان يوجد ، كما هو موصوف في بعض النظريات ، بوزونات هيجز المتعددة. [25]

يتم الآن مزيد من التحقيق في طبيعة وخصائص هذا المجال ، باستخدام المزيد من البيانات التي تم جمعها في LHC. [1]

تفسير تحرير

تم استخدام مقارنات مختلفة لوصف مجال هيغز والبوزون ، بما في ذلك المقارنات مع تأثيرات كسر التماثل المعروفة مثل قوس قزح والمنشور ، والمجالات الكهربائية ، والتموجات على سطح الماء.

المقارنات الأخرى القائمة على مقاومة الأجسام الكبيرة التي تتحرك عبر الوسائط (مثل الأشخاص الذين يتحركون عبر الحشود ، أو بعض الكائنات التي تتحرك من خلال شراب أو دبس السكر) تستخدم بشكل شائع ولكنها مضللة ، لأن مجال هيغز لا يقاوم الجسيمات في الواقع ، وتأثير الكتلة ليس بسبب المقاومة.

نظرة عامة على الخصائص تحرير

في النموذج القياسي ، جسيم هيغز عبارة عن بوزون عددي ضخم مع دوران صفري ، ولا توجد شحنة كهربائية ، ولا شحنة لونية. كما أنه غير مستقر للغاية ، ويتحلل إلى جسيمات أخرى على الفور تقريبًا. مجال هيغز هو مجال قياسي ، به مكونان محايدان ومكونان مشحونان كهربائيًا يشكلان ثنائيًا معقدًا من تناظر متساوي الدوران الضعيف SU (2). حقل هيغز هو حقل عددي بإمكانيات "على شكل قبعة مكسيكية". في حالته الأرضية ، يتسبب هذا في أن يكون للحقل قيمة غير صفرية في كل مكان (بما في ذلك الفضاء الفارغ خلافًا لذلك) ، ونتيجة لذلك ، تحت طاقة عالية جدًا ، يكسر تناظر التماثل الضعيف للتفاعل الكهروضعيف. (من الناحية الفنية ، تحول قيمة التوقع غير الصفرية شروط اقتران لاغرانجيان يوكاوا إلى شروط كتلة.) عندما يحدث هذا ، يتم "امتصاص" ثلاثة مكونات من حقل هيغز بواسطة بوزونات قياس SU (2) و U (1) ("هيغز" آلية ") لتصبح المكونات الطولية للبوزونات W و Z الضخمة حاليًا للقوة الضعيفة. يتجلى المكون المحايد كهربائيًا المتبقي إما كجسيم هيغز ، أو قد يقترن بشكل منفصل بجزيئات أخرى تعرف باسم الفرميونات (عبر أدوات اقتران يوكاوا) ، مما يؤدي إلى اكتساب الكتلة أيضًا. [26]

كانت الأدلة على مجال هيغز وخصائصه مهمة للغاية لأسباب عديدة. تكمن أهمية بوزون هيغز إلى حد كبير في أنه يمكن فحصه باستخدام المعرفة الحالية والتكنولوجيا التجريبية ، كطريقة لتأكيد ودراسة نظرية مجال هيغز بأكملها. [8] [9] على العكس ، دليل على أن حقلي هيغز والبوزون يعملان ليس موجود سيكون أيضا كبيرا.

تحرير فيزياء الجسيمات

التحقق من تحرير النموذج القياسي

يتحقق بوزون هيجز من صحة النموذج القياسي من خلال آلية توليد الكتلة. مع إجراء قياسات أكثر دقة لخصائصه ، قد يتم اقتراح أو استبعاد ملحقات أكثر تقدمًا. نظرًا لتطوير الوسائل التجريبية لقياس سلوكيات المجال وتفاعلاته ، فقد يكون هذا المجال الأساسي مفهوماً بشكل أفضل. إذا لم يتم اكتشاف حقل هيغز ، لكان النموذج القياسي بحاجة إلى تعديل أو استبدال.

فيما يتعلق بهذا ، يوجد اعتقاد عمومًا بين الفيزيائيين بأنه من المحتمل أن تكون هناك فيزياء "جديدة" تتجاوز النموذج القياسي ، وسيتم توسيع النموذج القياسي أو استبداله في مرحلة ما. يوفر اكتشاف هيغز ، بالإضافة إلى العديد من الاصطدامات المقاسة التي تحدث في مصادم الهادرونات الكبير ، للفيزيائيين أداة حساسة للبحث في بياناتهم عن أي دليل على أن النموذج القياسي يبدو أنه فشل ، ويمكن أن يوفر دليلًا كبيرًا يوجه الباحثين في التطورات النظرية المستقبلية.

كسر التناظر للتفاعل الكهروضعيف تحرير

تحت درجة حرارة عالية للغاية ، يؤدي كسر التناظر الكهروضعيف إلى ظهور التفاعل الكهروضعيف جزئيًا كقوة ضعيفة قصيرة المدى ، والتي تحملها بوزونات قياس ضخمة. في تاريخ الكون ، يُعتقد أن كسر التناظر الكهروضعيف حدث بعد وقت قصير من الانفجار العظيم الساخن ، عندما كان الكون عند درجة حرارة 159.5 ± 1.5 جيجا إلكترون فولت. [27] كسر التناظر هذا مطلوب لتكوين الذرات والبنى الأخرى ، وكذلك للتفاعلات النووية في النجوم ، مثل شمسنا.مجال هيغز هو المسؤول عن كسر هذا التناظر.

اكتساب كتلة الجسيمات

يعد مجال هيغز محوريًا في توليد كتل الكواركات واللبتونات المشحونة (من خلال اقتران يوكاوا) وبوزونات قياس W و Z (من خلال آلية Higgs).

من الجدير بالذكر أن مجال هيغز لا "يخلق" كتلة من لا شيء (وهو ما ينتهك قانون حفظ الطاقة) ، كما أن مجال هيغز ليس مسؤولاً عن كتلة كل الجسيمات. على سبيل المثال ، ما يقرب من 99٪ من كتلة الباريونات (الجسيمات المركبة مثل البروتون والنيوترون) ، ترجع بدلاً من ذلك إلى طاقة الربط اللوني الكمومي ، وهي مجموع الطاقات الحركية للكواركات وطاقات الغلوونات عديمة الكتلة التي تتوسط تفاعل قوي داخل الباريونات. [28] في النظريات المستندة إلى هيغز ، فإن خاصية "الكتلة" هي مظهر من مظاهر انتقال الطاقة الكامنة إلى الجسيمات الأساسية عندما تتفاعل ("الزوجان") مع مجال هيغز ، الذي كان يحتوي على تلك الكتلة في شكل طاقة. [29]

الحقول القياسية وامتداد تحرير النموذج القياسي

حقل هيغز هو المجال القياسي الوحيد (المغزلي 0) الذي يتم اكتشافه ، جميع الحقول الأخرى في النموذج القياسي هي الفرميونات المغزلية أو البوزونات المغزلية 1. وفقًا لـ Rolf-Dieter Heuer ، المدير العام لـ CERN عندما تم اكتشاف بوزون هيغز ، فإن هذا الدليل على وجود حقل عددي يكاد يكون بنفس أهمية دور هيغز في تحديد كتلة الجسيمات الأخرى. يقترح أن الحقول العددية الافتراضية الأخرى التي اقترحتها نظريات أخرى ، من inflaton إلى الجوهر ، ربما يمكن أن توجد أيضًا. [30] [31]

تحرير علم الكونيات

تحرير Inflaton

كان هناك بحث علمي كبير حول الروابط المحتملة بين مجال هيغز و inflaton - وهو مجال افتراضي تم اقتراحه كتفسير لتوسع الفضاء خلال الجزء الأول من الثانية من الكون (المعروف باسم "الحقبة التضخمية"). تشير بعض النظريات إلى أن مجالًا قياسيًا أساسيًا قد يكون مسؤولاً عن هذه الظاهرة ، فمجال هيغز هو مثل هذا المجال ، وقد أدى وجوده إلى أوراق تحلل ما إذا كان يمكن أن يكون أيضًا نفخ المسؤول عن هذا التوسع الأسي للكون خلال الانفجار العظيم. هذه النظريات مؤقتة للغاية وتواجه مشكلات كبيرة تتعلق بالوحدة ، ولكنها قد تكون قابلة للتطبيق إذا تم دمجها مع ميزات إضافية مثل الاقتران الكبير غير البسيط ، أو مقياس برانس ديكي ، أو فيزياء "جديدة" أخرى ، وقد تلقوا علاجات تشير إلى ذلك لا تزال نماذج تضخم هيغز موضع اهتمام نظريًا.

طبيعة الكون ومصيره المحتمل تحرير

في النموذج القياسي ، هناك احتمال أن تكون الحالة الأساسية لكوننا - المعروفة باسم "الفراغ" - طويلة العمر ، ولكنها ليست مستقرة تمامًا. في هذا السيناريو ، يمكن للكون كما نعرفه أن يتدمر بشكل فعال من خلال الانهيار في حالة فراغ أكثر استقرارًا. [33] [34] [35] [36] [37] تم الإبلاغ عن هذا خطأ أحيانًا على أنه "إنهاء" بوزون هيغز الكون. [h] إذا كانت كتل بوزون هيغز والكوارك العلوي معروفة بشكل أكثر دقة ، ويقدم النموذج القياسي وصفًا دقيقًا لفيزياء الجسيمات حتى الطاقات القصوى لمقياس بلانك ، فمن الممكن حساب ما إذا كان الفراغ مستقرًا أم مجرد عمر طويل. [40] [41] [42] يبدو أن كتلة هيجز 125–127 GeV Higgs قريبة جدًا من حدود الاستقرار ، لكن الإجابة النهائية تتطلب قياسات أكثر دقة لكتلة القطب في كوارك القمة. [32] يمكن للفيزياء الجديدة تغيير هذه الصورة. [43]

إذا كانت قياسات بوزون هيغز تشير إلى أن كوننا يقع داخل فراغ زائف من هذا النوع ، فإن ذلك يعني - على الأرجح في عدة بلايين من السنين [44] [i] - أن قوى الكون وجسيمات وهياكله يمكن أن تتوقف للوجود كما نعرفها (واستبدالها بأخرى مختلفة) ، إذا حدث فراغ حقيقي في النواة. [44] [ي] كما يقترح أن الاقتران الذاتي لهيجز λ و β الخاص به λ يمكن أن تكون الوظيفة قريبة جدًا من الصفر على مقياس بلانك ، مع آثار "مثيرة للاهتمام" ، بما في ذلك نظريات الجاذبية والتضخم القائم على هيغز. [32]: 218 [46] [47] سيكون مصادم الإلكترون والبوزيترون المستقبلي قادرًا على توفير القياسات الدقيقة للكوارك العلوي اللازم لمثل هذه الحسابات. [32]

طاقة الفراغ وتحرير الثابت الكوني

بشكل أكثر تخمينًا ، تم اقتراح مجال هيغز أيضًا على أنه طاقة الفراغ ، والذي تسبب في الطاقات القصوى للحظات الأولى للانفجار العظيم في أن يكون الكون نوعًا من التناظر الخالي من الملامح لطاقة عالية للغاية غير متمايزة. في هذا النوع من التكهنات ، يتم تحديد الحقل الموحد الفردي للنظرية الموحدة الكبرى (أو تم نمذجته) على أنه حقل هيغز ، وذلك من خلال كسر التماثل المتتالي لحقل هيغز ، أو بعض الحقول المماثلة ، في انتقالات الطور التي في الوقت الحاضر. تنشأ قوى وحقول الكون المعروفة. [48]

العلاقة (إن وجدت) بين مجال هيغز وكثافة طاقة الفراغ الملحوظة حاليًا للكون قد خضعت أيضًا للدراسة العلمية. كما لوحظ ، فإن كثافة طاقة الفراغ الحالية قريبة للغاية من الصفر ، لكن كثافة الطاقة المتوقعة من مجال هيغز ، والتناظر الفائق ، ونظريات التيار الأخرى عادة ما تكون أكبر بكثير. من غير الواضح كيف يجب التوفيق بين هذه الأمور. تظل مشكلة الثابت الكوني هذه مشكلة رئيسية لم يتم حلها في الفيزياء.

المؤلفون الستة لأوراق PRL لعام 1964 ، الذين حصلوا على جائزة J.J. جائزة ساكوراي لعملهم من اليسار إلى اليمين: كيبل ، جورالنيك ، هاغن ، إنجليرت ، بروت حق: هيغز.

تحرير التنظير

يدرس علماء فيزياء الجسيمات المادة المصنوعة من الجسيمات الأساسية التي تتوسط تفاعلاتها جسيمات التبادل - البوزونات المقاسة - التي تعمل كحاملات للقوة. في بداية الستينيات ، تم اكتشاف أو اقتراح عدد من هذه الجسيمات ، جنبًا إلى جنب مع النظريات التي تقترح كيفية ارتباطها ببعضها البعض ، والتي تم بالفعل إعادة صياغة بعضها كنظريات ميدانية حيث لا تكون كائنات الدراسة فيها جسيمات وقوى ، لكن الحقول الكمومية وتماثلاتها. [49]: 150 ومع ذلك ، فإن محاولات إنتاج نماذج المجال الكمومي لاثنتين من القوى الأساسية الأربعة المعروفة - القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية الضعيفة - ثم توحيد هذه التفاعلات ، لا تزال غير ناجحة.

كانت إحدى المشكلات المعروفة هي أن المقاربات الثابتة للقياس ، بما في ذلك النماذج غير الأبيلية مثل نظرية يانغ ميلز (1954) ، والتي تبشر بالنظريات الموحدة ، يبدو أنها تتنبأ أيضًا بالجسيمات الضخمة المعروفة بأنها عديمة الكتلة. [50] نظرية غولدستون ، المتعلقة بالتناظرات المستمرة في بعض النظريات ، بدت أيضًا وكأنها تستبعد العديد من الحلول الواضحة ، [51] حيث بدا أنها تُظهر أن الجسيمات ذات الكتلة الصفرية يجب أن توجد أيضًا والتي ببساطة "لم تتم رؤيتها". [52] وفقًا لغورالنيك ، لم يكن لدى الفيزيائيين "فهم" كيف يمكن التغلب على هذه المشكلات. [52]

لخص عالم فيزياء الجسيمات وعالم الرياضيات بيتر وويت حالة البحث في ذلك الوقت:

كان لدى عمل يانغ وميلز على نظرية القياس غير الأبلي مشكلة واحدة كبيرة: في نظرية الاضطراب ، تحتوي على جزيئات عديمة الكتلة لا تتوافق مع أي شيء نراه. طريقة واحدة للتخلص من هذه المشكلة أصبحت الآن مفهومة جيدًا ، ظاهرة الحبس التي تحققت في QCD ، حيث تتخلص التفاعلات القوية من حالات “gluon” عديمة الكتلة على مسافات طويلة. بحلول أوائل الستينيات ، بدأ الناس في فهم مصدر آخر للجسيمات عديمة الكتلة: كسر التناظر العفوي للتماثل المستمر. ما أدركه فيليب أندرسون وعمل به في صيف عام 1962 هو أنه عندما يكون لديك على حد سواء تناظر القياس و كسر التناظر العفوي ، يمكن أن يتحد وضع Nambu-Goldstone عديم الكتلة مع أوضاع حقل القياس عديم الكتلة لإنتاج حقل متجه فيزيائي ضخم. هذا ما يحدث في الموصلية الفائقة ، وهو موضوع كان (وما زال) أحد الخبراء الرائدين فيه. [50] [نص مكثف]

آلية هيغز هي عملية يمكن من خلالها للبوزونات المتجهة أن تكتسب كتلة السكون بدون كسر ثبات المقياس بشكل صريح ، كنتيجة ثانوية لكسر التناظر التلقائي. [53] [54] مبدئيًا ، تم وضع النظرية الرياضية الكامنة وراء كسر التناظر التلقائي ونشرها في فيزياء الجسيمات بواسطة يويشيرو نامبو في عام 1960 ، [55] وكان المفهوم القائل بأن مثل هذه الآلية يمكن أن تقدم حلاً محتملاً لـ "مشكلة الكتلة" كان اقترح في الأصل عام 1962 من قبل فيليب أندرسون (الذي كتب سابقًا أوراق حول التناظر المكسور ونتائجه في الموصلية الفائقة. [56] خلص أندرسون في بحثه عام 1963 عن نظرية يانغ ميلز ، إلى أن "النظر في التناظرية فائقة التوصيل. يبدو أن أنواع البوزونات قادرة على إلغاء بعضها البعض. وترك بوزونات كتلة محدودة ") ، [57] [58] وفي مارس 1964 ، أظهر أبراهام كلاين وبنجامين لي أن نظرية غولدستون يمكن تجنبها بهذه الطريقة على الأقل في بعض البوزونات غير النسبية الحالات ، وتكهن أنه قد يكون ممكنًا في الحالات النسبية حقًا. [59]

تم تطوير هذه الأساليب سريعًا إلى نموذج نسبي كامل ، بشكل مستقل ومتزامن تقريبًا ، من قبل ثلاث مجموعات من الفيزيائيين: بواسطة فرانسوا إنجليرت وروبرت بروت في أغسطس 1964 [60] بواسطة بيتر هيغز في أكتوبر 1964 [61] وجيرالد جورالنيك ، كارل هاغن ، وتوم كيبل (GHK) في نوفمبر 1964. [62] كتب هيغز أيضًا ردًا قصيرًا ، ولكن مهمًا ، [53] نُشر في سبتمبر 1964 على اعتراض جيلبرت ، [63] والذي أظهر أنه إذا تم الحساب ضمن مقياس الإشعاع ، ستصبح نظرية غولدستون واعتراض جيلبرت غير قابلة للتطبيق. [ك] وصف هيغز فيما بعد اعتراض جيلبرت على أنه دفع ورقته البحثية. [64] درس غورالنيك خصائص النموذج في عام 1965 ، [65] بواسطة هيجز في عام 1966 ، [66] بواسطة كيبل في عام 1967 ، [67] ثم من قبل GHK في عام 1967. [68] أظهرت الأوراق الثلاث الأصلية لعام 1964 أنه عندما يتم دمج نظرية القياس مع مجال إضافي يكسر التناظر تلقائيًا ، فقد تكتسب بوزونات القياس باستمرار كتلة محدودة. [53] [54] [69] في عام 1967 ، أظهر ستيفن واينبرغ [70] وعبد السلام [71] بشكل مستقل كيف يمكن استخدام آلية هيغز لكسر التناظر الكهروضعيف لنموذج شيلدون جلاشو الموحد للتفاعلات الكهرومغناطيسية الضعيفة ، [ 72] (في حد ذاته امتداد لعمل شوينجر) ، مكونًا ما أصبح النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. كان واينبرغ أول من لاحظ أن هذا سيوفر أيضًا شروطًا جماعية للفيرميونات. [73] [ل]

في البداية ، تم تجاهل هذه الأوراق البحثية الأساسية حول الانكسار التلقائي لتماثلات المقاييس إلى حد كبير ، لأنه كان يعتقد على نطاق واسع أن النظريات (مقياس غير أبيليان) المعنية كانت طريقًا مسدودًا ، وعلى وجه الخصوص أنه لا يمكن إعادة تطبيعها. في عام 1971-1972 ، أثبت مارتينوس فيلتمان وجيرارد هوفت أن إعادة تنظيم يانغ ميلز كان ممكنًا في ورقتين تغطيان حقولًا عديمة الكتلة ، ثم حقول ضخمة. [73] مساهمتهم وعمل الآخرين في مجموعة إعادة التطبيع - بما في ذلك العمل النظري "الجوهري" للفيزيائيين الروس لودفيج فادييف وأندريه سلافنوف وإيفيم فرادكين وإيجور تيوتين [74] - كان في النهاية "عميقًا ومؤثرًا بشكل كبير" [75] ولكن حتى مع نشر جميع العناصر الأساسية للنظرية النهائية ، لم يكن هناك اهتمام أوسع تقريبًا. على سبيل المثال ، وجد كولمان في دراسة أنه "لم يعر أحد أي اهتمام" لورقة واينبرغ قبل عام 1971 [76] والتي ناقشها ديفيد بوليتسر في خطابه الذي ألقاه عام 2004 بجائزة نوبل. [75] - الآن أكثر ما يُستشهد به في فيزياء الجسيمات [77] - وحتى في عام 1970 وفقًا لبوليتزر ، لم يتضمن تعليم غلاشو للتفاعل الضعيف أي ذكر لعمل واينبرغ أو سلام أو غلاشو نفسه. [75] من الناحية العملية ، يقول بوليتسر ، تعلم الجميع تقريبًا بهذه النظرية بسبب الفيزيائي بنجامين لي ، الذي جمع بين عمل فيلتمان و "تي هوفت" ورؤى الآخرين ، ونشر النظرية المكتملة. [75] وبهذه الطريقة ، بدءًا من عام 1971 ، "انفجر" الاهتمام والقبول [75] وسرعان ما تم استيعاب الأفكار في الاتجاه السائد. [73] [75]

لقد تنبأت النظرية الكهروضعيفة الناتجة والنموذج القياسي بدقة (من بين أشياء أخرى) التيارات المحايدة الضعيفة ، وثلاثة بوزونات ، والكواركات العلوية والسحرية ، وبدقة كبيرة ، الكتلة والخصائص الأخرى لبعض هذه. [د] فاز العديد من المشاركين في النهاية بجوائز نوبل أو غيرها من الجوائز الشهيرة. ورقة عام 1974 ومراجعة شاملة في تقييمات الفيزياء الحديثة علق أنه "بينما لم يشك أحد في الصحة [الرياضية] لهذه الحجج ، لم يعتقد أحد تمامًا أن الطبيعة كانت ذكية بشكل شيطاني بما يكفي للاستفادة منها" ، [78] مضيفًا أن النظرية قدمت حتى الآن إجابات دقيقة تتوافق مع التجربة ، ولكن لم يكن معروفًا ما إذا كانت النظرية صحيحة بشكل أساسي. [79] بحلول عام 1986 ومرة ​​أخرى في التسعينيات ، أصبح من الممكن كتابة أن فهم وإثبات قطاع هيجز في النموذج القياسي كان "المشكلة المركزية اليوم في فيزياء الجسيمات". [18] [19]

ملخص وتأثير أوراق PRL تحرير

تم التعرف على الأوراق الثلاثة المكتوبة في عام 1964 كأوراق رئيسية خلال رسائل المراجعة البدنية الاحتفال بالذكرى الخمسين. [69] مُنح مؤلفوهم الستة أيضًا جائزة جيه جيه ساكوراي لفيزياء الجسيمات النظرية لعام 2010 عن هذا العمل. [80] (نشأ جدل أيضًا في نفس العام ، لأنه في حالة الحصول على جائزة نوبل لا يمكن الاعتراف إلا بثلاثة علماء فقط ، مع ستة منهم يُنسبون إلى الأوراق. [81]) اثنان من أوراق PRL الثلاثة (بواسطة Higgs) وبواسطة GHK) تحتوي على معادلات للحقل الافتراضي الذي سيُعرف في النهاية باسم مجال هيغز وكميته الافتراضية ، بوزون هيغز. [61] [62] أظهرت ورقة هيغز اللاحقة في عام 1966 آلية تحلل البوزون فقط يمكن أن يتحلل ويمكن أن يثبت الانحلال الآلية. [ بحاجة لمصدر ]

في مقالة هيغز ، يكون البوزون ضخمًا ، وفي جملة ختامية كتب هيجز أن "السمة الأساسية" للنظرية "هي التنبؤ بعدة مجموعات غير مكتملة من البوزونات العددية والمتجهة". [61] (صرح فرانك كلوز بأن أصحاب النظريات في الستينيات ركزوا على مشكلة عديم الكتلة المتجه البوزونات ، والوجود الضمني لكتلة العددية لم يُنظر إلى البوزون على أنه مهم إلا أن هيغز تناولها مباشرة. [82]: 154 ، 166 ، 175) في ورقة GHK ، يكون البوزون عديم الكتلة ومنفصل عن الدول الضخمة. [62] في مراجعات بتاريخ 2009 و 2011 ، صرح Guralnik أنه في نموذج GHK ، يكون البوزون عديم الكتلة فقط في أقل تقدير تقريبي ، لكنه لا يخضع لأي قيد ويكتسب كتلة في أوامر أعلى ، ويضيف أن ورقة GHK كان الوحيد الذي أظهر أنه لا توجد بوزونات غولدستون عديمة الكتلة في النموذج وقدم تحليلًا كاملاً لآلية هيغز العامة. [52] [83] توصل الثلاثة جميعًا إلى استنتاجات متشابهة ، على الرغم من مناهجهم المختلفة تمامًا: استخدمت ورقة هيغز بشكل أساسي التقنيات الكلاسيكية ، واشتمل إنجليرت وبروت على حساب استقطاب الفراغ في نظرية الاضطراب حول حالة فراغ مفترضة لكسر التماثل ، واستخدم GHK شكليات المشغل وقوانين الحفظ لاستكشاف الطرق التي يمكن من خلالها العمل حول نظرية غولدستون. [53] تنبأت بعض إصدارات النظرية بأكثر من نوع واحد من حقول وبوزونات هيغز ، وتم النظر في نماذج "هيغزليس" البديلة حتى اكتشاف بوزون هيغز.

البحث التجريبي تحرير

لإنتاج بوزونات هيغز ، يتم تسريع حزمتين من الجسيمات إلى طاقات عالية جدًا ويُسمح لها بالتصادم داخل كاشف الجسيمات. من حين لآخر ، على الرغم من ندرة ذلك ، سيتم إنشاء بوزون هيغز بشكل عابر كجزء من المنتجات الثانوية للتصادم. لأن بوزون هيغز يتحلل بسرعة كبيرة ، لا تستطيع أجهزة كشف الجسيمات اكتشافه مباشرة. وبدلاً من ذلك ، تسجل أجهزة الكشف جميع نواتج الانحلال (ملف توقيع الاضمحلال) ومن البيانات يتم إعادة بناء عملية الاضمحلال. إذا كانت نواتج التحلل الملحوظة تتطابق مع عملية تحلل محتملة (تُعرف باسم أ قناة الاضمحلال) من بوزون هيغز ، فهذا يشير إلى أن بوزون هيغز ربما يكون قد تم إنشاؤه. في الممارسة العملية ، قد تنتج العديد من العمليات توقيعات اضمحلال مماثلة. لحسن الحظ ، يتنبأ النموذج القياسي بدقة باحتمالية حدوث كل من هذه العمليات وكل عملية معروفة. لذلك ، إذا اكتشف الكاشف المزيد من إشارات الاضمحلال التي تتطابق باستمرار مع بوزون هيغز أكثر مما كان متوقعًا إذا لم تكن بوزون هيغز موجودًا ، فسيكون هذا دليلًا قويًا على وجود بوزون هيغز.

نظرًا لأن إنتاج بوزون هيغز في تصادم الجسيمات نادر جدًا (1 من كل 10 مليارات في LHC) ، [م] والعديد من أحداث الاصطدام المحتملة الأخرى يمكن أن يكون لها توقيعات تحلل مماثلة ، يجب أن تكون بيانات مئات التريليونات من الاصطدامات يجب تحليلها ويجب "إظهار الصورة نفسها" قبل التوصل إلى نتيجة حول وجود بوزون هيغز. لاستنتاج العثور على جسيم جديد ، يطلب علماء فيزياء الجسيمات أن يشير التحليل الإحصائي لكاشفين مستقلين من كاشفات الجسيمات إلى أن هناك فرصة أقل من واحد في المليون أن توقيعات الانحلال المرصودة ترجع إلى خلفية عشوائية فقط. أحداث النموذج - أي أن عدد الأحداث المرصودة أكثر من خمسة انحرافات معيارية (سيغما) تختلف عن تلك المتوقعة إذا لم يكن هناك جسيم جديد. تسمح المزيد من بيانات التصادم بتأكيد أفضل للخصائص الفيزيائية لأي جسيم جديد يتم ملاحظته ، وتسمح للفيزيائيين بتقرير ما إذا كان هو بالفعل بوزون هيغز كما هو موصوف في النموذج القياسي أو بعض الجسيمات الافتراضية الجديدة الأخرى.

للعثور على بوزون هيغز ، كانت هناك حاجة إلى مسرع جسيمات قوي ، لأن بوزونات هيغز قد لا تُرى في تجارب الطاقة المنخفضة. كان المصادم بحاجة إلى إضاءة عالية من أجل ضمان رؤية تصادمات كافية لاستخلاص النتائج. أخيرًا ، كانت هناك حاجة إلى مرافق الحوسبة المتقدمة لمعالجة الكمية الهائلة من البيانات (25 بيتابايت سنويًا اعتبارًا من 2012) الناتجة عن التصادمات. [86] للإعلان في 4 يوليو 2012 ، تم بناء مصادم جديد يُعرف باسم مصادم الهادرون الكبير في سيرن بطاقة تصادم نهائية مخططة تبلغ 14 تيرا إلكترون فولت - أكثر من سبع مرات أي مصادم سابق - وأكثر من 300 تريليون (3 × 10 14) ) تم تحليل تصادم البروتونات والبروتونات LHC بواسطة LHC Computing Grid ، وهي أكبر شبكة حوسبة في العالم (اعتبارًا من عام 2012) ، وتضم أكثر من 170 منشأة حوسبة في شبكة عالمية عبر 36 دولة. [86] [87] [88]

ابحث قبل 4 يوليو 2012 تعديل

تم إجراء أول بحث مكثف عن بوزون هيغز في مصادم الإلكترون-البوزيترون الكبير (LEP) في سيرن في التسعينيات. في نهاية خدمتها في عام 2000 ، لم تجد LEP أي دليل قاطع على Higgs. [n] هذا يعني أنه إذا كان بوزون هيغز موجودًا فإنه يجب أن يكون أثقل من 114.4 جيجا إلكترون فولت /ج 2 . [89]

استمر البحث في Fermilab في الولايات المتحدة ، حيث تمت ترقية Tevatron - المصادم الذي اكتشف كوارك القمة في عام 1995 - لهذا الغرض.لم يكن هناك ما يضمن أن Tevatron سيكون قادرًا على العثور على Higgs ، لكنه كان المصادم الفائق الوحيد الذي كان يعمل منذ أن كان مصادم الهادرون الكبير (LHC) لا يزال قيد الإنشاء ، وتم إلغاء المصادم الفائق ذو التوصيل الفائق المخطط له في عام 1993 ولم يكتمل أبدًا. . كان Tevatron قادرًا فقط على استبعاد نطاقات أخرى لكتلة Higgs ، وتم إغلاقه في 30 سبتمبر 2011 لأنه لم يعد قادرًا على مواكبة LHC. استبعد التحليل النهائي للبيانات إمكانية وجود بوزون هيغز بكتلة بين 147 جيجا إلكترون فولت /ج 2 و 180 جي في /ج 2. بالإضافة إلى ذلك ، كان هناك زيادة صغيرة (ولكن ليست كبيرة) في الأحداث ربما تشير إلى بوزون هيغز بكتلة بين 115 جيجا إلكترون فولت /ج 2 و 140 جي في /ج 2 . [90]

تم تصميم مصادم الهادرونات الكبير في CERN بسويسرا خصيصًا ليكون قادرًا على تأكيد أو استبعاد وجود بوزون هيغز. تم بناؤه في نفق بطول 27 كم تحت الأرض بالقرب من جنيف كان يسكنه في الأصل LEP ، وقد تم تصميمه ليصطدم بحزمتين من البروتونات ، في البداية بطاقة 3.5 تيرا فولت لكل حزمة (إجمالي 7 تيرا بايت) ، أو ما يقرب من 3.6 مرة من تيفاترون ، و قابلة للترقية إلى 2 × 7 TeV (إجمالي 14 TeV) في المستقبل. اقترحت النظرية أنه إذا كان بوزون هيغز موجودًا ، فإن التصادمات عند مستويات الطاقة هذه يجب أن تكون قادرة على الكشف عنها. باعتبارها واحدة من أكثر الأدوات العلمية تعقيدًا على الإطلاق ، فقد تأخر استعدادها التشغيلي لمدة 14 شهرًا بسبب حدث إخماد المغناطيس بعد تسعة أيام من اختباراتها الافتتاحية ، بسبب توصيل كهربائي خاطئ أتلف أكثر من 50 مغناطيسًا فائق التوصيل ولوث نظام الفراغ. [91] [92] [93]

بدأ جمع البيانات في LHC أخيرًا في مارس 2010. [94] بحلول ديسمبر 2011 ، قام كاشفان رئيسيان للجسيمات في LHC و ATLAS و CMS بتضييق نطاق الكتلة حيث يمكن أن توجد Higgs إلى حوالي 116-130 GeV (ATLAS) و 115-127 GeV (CMS). [95] [96] كان هناك بالفعل عدد من تجاوزات الأحداث الواعدة التي "تبخرت" وأثبتت أنها ليست سوى تقلبات عشوائية. ومع ذلك ، اعتبارًا من مايو 2011 تقريبًا ، [97] شهدت كلتا التجربتين من بين نتائجهما ، الظهور البطيء لفائض صغير ولكنه ثابت من إشارات اضمحلال جاما و 4 ليبتون والعديد من تحلل الجسيمات الأخرى ، وكلها تلمح إلى جسيم جديد عند الكتلة. حول 125 GeV. [97] بحلول نوفمبر 2011 تقريبًا ، أصبحت البيانات الشاذة عند 125 GeV "كبيرة جدًا بحيث لا يمكن تجاهلها" (على الرغم من أنها لا تزال بعيدة عن كونها قاطعة) ، واشتبه قادة الفريق في كل من ATLAS و CMS بشكل خاص في أنهم ربما عثروا على Higgs. [97] في 28 نوفمبر 2011 ، في اجتماع داخلي لقائدي الفريقين والمدير العام لـ CERN ، تمت مناقشة أحدث التحليلات خارج فرقهم لأول مرة ، مما يشير إلى أن كلا من ATLAS و CMS قد يتقاربان بشأن نتيجة مشتركة محتملة في 125 GeV ، وبدأت الاستعدادات الأولية في حالة اكتشاف ناجح. [97] في حين أن هذه المعلومات لم تكن معروفة للجمهور في ذلك الوقت ، فإن تضييق نطاق هيجز المحتمل إلى حوالي 115-130 GeV والملاحظة المتكررة لتجاوزات الأحداث الصغيرة والمتسقة عبر قنوات متعددة في كل من ATLAS و CMS في 124-126 منطقة GeV (وصفت بأنها "تلميحات محيرة" من حوالي 2-3 سيجما) كانت معرفة عامة مع "الكثير من الاهتمام". [98] لذلك كان من المتوقع على نطاق واسع في نهاية عام 2011 ، أن يوفر المصادم LHC بيانات كافية إما لاستبعاد أو تأكيد اكتشاف بوزون هيغز بحلول نهاية عام 2012 ، عندما تصادم بيانات 2012 (مع تصادم أعلى قليلاً 8 TeV الطاقة). [98] [99]

اكتشاف بوزون مرشح في CERN Edit

125 GeV) مرشح Higgs boson الذي لاحظه ATLAS و CMS في LHC. تتضمن آلية الإنتاج السائدة في هذه الكتلة جلوونيين من كل بروتون يندمجان في حلقة الكوارك العلوي ، والتي تقترن بقوة بحقل هيغز لإنتاج بوزون هيغز.

غادر: قناة Diphoton: يتحلل Boson لاحقًا إلى فوتونين من أشعة جاما عن طريق التفاعل الافتراضي مع حلقة W boson أو حلقة كوارك عليا.

حق: "القناة الذهبية" المكونة من أربعة ليبتون: يصدر البوزون بوزونين Z ، يتحلل كل منهما إلى لبتونين (إلكترونات ، ميونات).

بلغ التحليل التجريبي لهذه القنوات دلالة أكثر من خمسة انحرافات معيارية (سيجما) في كلا التجربتين. [100] [101] [102]

في 22 يونيو 2012 ، أعلنت CERN عن ندوة قادمة تغطي النتائج المبدئية لعام 2012 ، [103] [104] وبعد ذلك بوقت قصير (من حوالي 1 يوليو 2012 وفقًا لتحليل الشائعات المنتشرة في وسائل التواصل الاجتماعي [105]) بدأت الشائعات بالانتشار في ذكرت وسائل الإعلام أن هذا سيشمل إعلانًا مهمًا ، لكن لم يكن واضحًا ما إذا كان هذا سيكون إشارة أقوى أم اكتشاف رسمي. [106] [107] تصاعدت التكهنات إلى درجة "محمومة" عندما ظهرت تقارير تفيد بأن بيتر هيغز ، الذي اقترح الجسيم ، كان سيحضر الندوة ، [108] [109] وأنه تمت دعوة "خمسة علماء فيزيائيين بارزين" - يُعتقد عمومًا أنه يشير إلى المؤلفين الخمسة الأحياء عام 1964 - مع حضور هيغز وإنجليرت وغورالنيك وهاغن وتأكيد كيبل دعوته (توفي بروت في عام 2011). [110]

في 4 يوليو 2012 ، أعلنت كلتا تجربتي CERN أنهما اكتشفا الاكتشاف نفسه بشكل مستقل: [111] CMS لبوزون غير معروف سابقًا بكتلة 125.3 ± 0.6 GeV /ج 2 [112] [113] وأطلس بوزون بكتلة 126.0 ± 0.6 جيجا إلكترون فولت /ج 2. [114] [115] باستخدام التحليل المشترك لنوعين من التفاعل (المعروفين باسم "القنوات") ، وصلت كلتا التجربتين بشكل مستقل إلى أهمية محلية قدرها 5 سيجما - مما يعني أن احتمال الحصول على نتيجة قوية على الأقل بالصدفة وحدها أقل أكثر من واحد من كل ثلاثة ملايين. عندما تم أخذ قنوات إضافية في الاعتبار ، تم تقليل أهمية CMS إلى 4.9 سيغما. [113]

كان الفريقان يعملان "أعمى" عن بعضهما البعض منذ أواخر عام 2011 أو أوائل عام 2012 تقريبًا ، [97] مما يعني أنهما لم يناقشا نتائجهما مع بعضهما البعض ، مما يوفر يقينًا إضافيًا بأن أي اكتشاف مشترك هو التحقق الحقيقي من الجسيم. [86] هذا المستوى من الأدلة ، الذي تم تأكيده بشكل مستقل من قبل فريقين منفصلين وتجارب ، يفي بالمستوى الرسمي للإثبات المطلوب للإعلان عن اكتشاف مؤكد.

في 31 يوليو 2012 ، قدم تعاون ATLAS تحليلًا إضافيًا للبيانات حول "مراقبة جسيم جديد" ، بما في ذلك بيانات من قناة ثالثة ، مما أدى إلى تحسين الأهمية إلى 5.9 سيجما (فرصة واحدة من كل 588 مليونًا للحصول على دليل قوي على الأقل من خلال تأثيرات الخلفية العشوائية وحدها) والكتلة 126.0 ± 0.4 (stat) ± 0.4 (sys) GeV /ج حسّن الشكل 2 ، [115] و CMS الأهمية لـ 5-sigma والكتلة 125.3 ± 0.4 (stat) ± 0.5 (sys) GeV /ج 2 . [112]

تم اختبار الجسيم الجديد على أنه تعديل محتمل لبوزون هيغز

بعد اكتشاف عام 2012 ، كان لا يزال من غير المؤكد ما إذا كان محرك 125 GeV /ج 2 كان الجسيم بوزون هيغز. من ناحية ، ظلت الملاحظات متسقة مع أن الجسيم المرصود هو بوزون هيجز القياسي ، ويتحلل الجسيم إلى بعض القنوات المتوقعة على الأقل. علاوة على ذلك ، فإن معدلات الإنتاج ونسب التفرع للقنوات المرصودة تتطابق على نطاق واسع مع تنبؤات النموذج القياسي ضمن حالات عدم اليقين التجريبية. ومع ذلك ، لا تزال الشكوك التجريبية حاليًا تترك مجالًا لتفسيرات بديلة ، مما يعني أن الإعلان عن اكتشاف بوزون هيغز كان من السابق لأوانه. [116] لإتاحة المزيد من الفرص لجمع البيانات ، تم تأجيل إغلاق المصادم LHC المقترح لعام 2012 وترقية 2013-2014 لمدة سبعة أسابيع حتى عام 2013. [117]

في نوفمبر 2012 ، في مؤتمر عقد في كيوتو ، قال الباحثون إن الأدلة التي تم جمعها منذ يوليو كانت تتماشى مع النموذج القياسي الأساسي أكثر من بدائلها ، مع مجموعة من النتائج للعديد من التفاعلات التي تطابق تنبؤات تلك النظرية. [118] أبرز الفيزيائي مات ستراسلر دليلًا "مهمًا" على أن الجسيم الجديد ليس جسيم تكافؤ سلبي كاذب (بما يتوافق مع هذا الاكتشاف المطلوب لبوزون هيغز) ، أو "التبخر" أو عدم وجود أهمية متزايدة للتلميحات السابقة للنموذج غير القياسي النتائج ، وتفاعلات النموذج القياسي المتوقعة مع بوزونات W و Z ، وعدم وجود "آثار جديدة مهمة" مع أو ضد التناظر الفائق ، وبشكل عام لا توجد انحرافات كبيرة حتى الآن عن النتائج المتوقعة من النموذج القياسي Higgs boson. [س] ومع ذلك ، فإن بعض أنواع الامتدادات للنموذج القياسي ستظهر أيضًا نتائج مشابهة جدًا [120] لذلك لاحظ المعلقون أنه بناءً على الجسيمات الأخرى التي لا تزال تُفهم بعد فترة طويلة من اكتشافها ، فقد يستغرق الأمر سنوات للتأكد ، وعقودًا حتى فهم كامل للجسيمات التي تم العثور عليها. [118] [س]

تعني هذه النتائج أنه اعتبارًا من يناير 2013 ، كان العلماء متأكدين تمامًا من أنهم عثروا على جسيم غير معروف من الكتلة

125 جي في /ج 2 ، ولم يتم تضليله عن طريق الخطأ التجريبي أو نتيجة الصدفة. كانوا متأكدين أيضًا ، من الملاحظات الأولية ، أن الجسيم الجديد كان نوعًا من البوزون. بدت سلوكيات وخصائص الجسيم ، حتى الآن كما تم فحصها منذ يوليو 2012 ، قريبة جدًا من السلوكيات المتوقعة من بوزون هيغز. ومع ذلك ، لا يزال من الممكن أن يكون بوزون هيغز أو بوزون آخر غير معروف ، نظرًا لأن الاختبارات المستقبلية يمكن أن تُظهر سلوكيات لا تتطابق مع بوزون هيغز ، لذلك اعتبارًا من ديسمبر 2012 ، لا تزال CERN تذكر فقط أن الجسيم الجديد كان "متوافقًا مع" هيغز بوزون ، [21] [23] والعلماء لم يقولوا بعد بشكل إيجابي أنه بوزون هيغز. [121] على الرغم من ذلك ، في أواخر عام 2012 ، أعلنت تقارير إعلامية واسعة النطاق (بشكل غير صحيح) أنه تم تأكيد بوزون هيغز خلال العام. [ع]

في يناير 2013 ، صرح المدير العام لـ CERN رولف ديتر هوير أنه بناءً على تحليل البيانات حتى الآن ، يمكن أن تكون الإجابة ممكنة "نحو" منتصف عام 2013 ، [127] وذكر نائب رئيس الفيزياء في مختبر Brookhaven الوطني في فبراير 2013 أن الإجابة "النهائية" قد تتطلب "سنوات قليلة أخرى" بعد إعادة تشغيل المصادم عام 2015. [128] في أوائل مارس 2013 ، صرح مدير الأبحاث في CERN سيرجيو بيرتولوتشي أن تأكيد الدوران 0 هو المطلب الرئيسي المتبقي لتحديد ما إذا كان الجسيم هو على الأقل نوع من بوزون هيغز. [129]

تأكيد الوجود والحالة الحالية تحرير

في 14 مارس 2013 ، أكدت CERN ما يلي:

"CMS و ATLAS قارنوا عددًا من الخيارات لتكافؤ الدوران لهذا الجسيم ، وكلها تفضل عدم الدوران وحتى التكافؤ [معياران أساسيان لبوزون هيغز يتفق مع النموذج القياسي]. هذا ، إلى جانب التفاعلات المقاسة من الجسيم الجديد مع الجسيمات الأخرى ، يشير بقوة إلى أنه بوزون هيغز ". [6]

هذا أيضًا يجعل الجسيم أول جسيم سلمي أولي يتم اكتشافه في الطبيعة. [24]

أمثلة على الاختبارات المستخدمة للتحقق من أن الجسيم المكتشف هو بوزون هيغز: [o] [130]

مهم بشكل خاص ، يجب أن نلاحظ التحلل إلى أزواج من الفوتونات (γ γ) ، وبوزونات W و Z (WW و ZZ) ، وكواركات القاع (bb) ، و tau leptons (τ τ) ، من بين النتائج المحتملة.

النتائج منذ 2013 تعديل

في يوليو 2017 ، أكدت CERN أن جميع القياسات لا تزال متوافقة مع تنبؤات النموذج القياسي ، وسمت الجسيم المكتشف ببساطة "بوزون هيغز". [1] اعتبارًا من عام 2019 ، واصل مصادم الهدرونات الكبير إنتاج النتائج التي تؤكد فهم عام 2013 لحقل وجسيم هيغز. [135] [136]

تضمن العمل التجريبي لمصادم الهادرونات الكبير منذ إعادة تشغيله في عام 2015 فحص مجال هيغز والبوزون إلى مستوى أعلى من التفاصيل ، والتأكد من صحة التنبؤات الأقل شيوعًا. على وجه الخصوص ، قدم الاستكشاف منذ عام 2015 دليلًا قويًا على التحلل المباشر المتوقع في الفرميونات مثل أزواج الكواركات السفلية (3.6 σ) - التي توصف بأنها "معلم مهم" في فهم قصر عمرها والانحلال النادرة الأخرى - وأيضًا لتأكيد التحلل إلى أزواج من لبتونات تاو (5.9 σ). وصفت المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية هذا الأمر بأنه "ذو أهمية قصوى لتأسيس اقتران بوزون هيغز باللبتونات ويمثل خطوة مهمة نحو قياس اقترانه بالجيل الثالث من الفرميونات ، النسخ الثقيلة جدًا من الإلكترونات والكواركات ، التي يتمثل دورها في الطبيعة في لغزا عميقا ". [1] النتائج المنشورة اعتبارًا من 19 مارس 2018 في 13 TeV لـ ATLAS و CMS كانت قياساتها لكتلة Higgs عند 124.98 ± 0.28 GeV و 125.26 ± 0.21 GeV على التوالي.

في يوليو 2018 ، أفادت تجارب ATLAS و CMS بملاحظة تحلل بوزون هيغز إلى زوج من الكواركات السفلية ، والتي تشكل حوالي 60 ٪ من جميع حالات اضمحلالها. [137] [138] [139]

الحاجة النظرية لتحرير هيغز

ثبات المقياس هو خاصية مهمة لنظريات الجسيمات الحديثة مثل النموذج القياسي ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى نجاحه في مجالات أخرى من الفيزياء الأساسية مثل الكهرومغناطيسية والتفاعل القوي (الديناميكا اللونية الكمومية). ومع ذلك ، قبل أن يوسع شيلدون ل. جلاشو نماذج التوحيد الكهروضعيف في عام 1961 ، كانت هناك صعوبات كبيرة في تطوير نظريات قياس للقوة النووية الضعيفة أو تفاعل موحد للكهرباء ضعيف. الفرميونات ذات المصطلح الشامل تنتهك تناظر القياس ، وبالتالي لا يمكن قياسها بشكل ثابت. (يمكن ملاحظة ذلك من خلال فحص Dirac Lagrangian بحثًا عن فيرميون من حيث مكونات اليد اليسرى واليمنى ، حيث وجدنا أنه لا يمكن لأي من جسيمات النصف المغزلي أن تقلب الحلزونية كما هو مطلوب للكتلة ، لذلك يجب أن تكون عديمة الكتلة. [q]) W لوحظ أن للبوزونات Z و Z كتلة ، لكن مصطلح كتلة البوزونات يحتوي على مصطلحات تعتمد بوضوح على اختيار المقياس ، وبالتالي لا يمكن قياس هذه الكتل أيضًا. لذلك ، يبدو أن لا أحد من الفرميونات النموذجية القياسية أو يمكن للبوزونات أن "تبدأ" بالكتلة كممتلكات داخلية إلا بالتخلي عن ثبات المقياس. إذا كان يجب الاحتفاظ بثبات المقياس ، فيجب أن تكتسب هذه الجسيمات كتلتها بواسطة آلية أو تفاعل آخر. بالإضافة إلى ذلك ، أيا كان ما يعطي هذه الجسيمات كتلتها يجب ألا "يكسر" مقياس الثبات كأساس لأجزاء أخرى من النظريات حيث تعمل بشكل جيد ، و لم يكن عليه أن يطلب أو يتنبأ بجسيمات عديمة الكتلة أو قوى بعيدة المدى (على ما يبدو نتيجة حتمية لنظرية غولدستون) والتي لا يبدو أنها موجودة في الطبيعة.

جاء حل كل هذه المشاكل المتداخلة من اكتشاف حالة حدودية غير ملحوظة سابقًا مخبأة في رياضيات نظرية غولدستون ، [ك] والتي في ظل ظروف معينة قد من الممكن نظريًا كسر التماثل بدون تعطيل مقياس الثبات و بدون أي جسيمات أو قوى جديدة عديمة الكتلة ، ولها نتائج "معقولة" (قابلة لإعادة التنظيم) رياضيًا. أصبح هذا معروفًا باسم آلية هيغز.

يفترض النموذج القياسي حقلاً مسؤولاً عن هذا التأثير ، يسمى حقل هيغز (الرمز: ϕ ) ، والذي له خاصية غير عادية لاتساع غير صفري في حالته الأرضية ، أي غير صفري قيمة توقع الفراغ. يمكن أن يكون لها هذا التأثير بسبب "القبعة المكسيكية" غير العادية على شكل إمكانات والتي "نقطة" أدنى ليست في "المركز". بعبارات بسيطة ، على عكس جميع الحقول المعروفة الأخرى ، يتطلب مجال هيغز أقل الطاقة أن يكون لها قيمة غير صفرية من قيمة صفرية ، لذلك ينتهي بها الأمر بقيمة غير صفرية في كل مكان. تحت مستوى طاقة مرتفع للغاية ، فإن وجود توقع الفراغ غير الصفري هذا يكسر تلقائيًا تناسق المقياس الكهروضعيف الذي يؤدي بدوره إلى ظهور آلية هيغز ويؤدي إلى اكتساب الكتلة من قبل تلك الجسيمات التي تتفاعل مع المجال. يحدث هذا التأثير لأن البوزونات الضخمة "تمتص" مكونات المجال القياسي لحقل هيغز كدرجات من الحرية ، وتتزاوج مع الفرميونات عبر اقتران يوكاوا ، مما ينتج عنه شروط الكتلة المتوقعة. عندما ينكسر التناظر في ظل هذه الظروف ، تظهر بوزونات غولدستون تفاعل مع مجال هيغز (ومع الجسيمات الأخرى القادرة على التفاعل مع مجال هيغز) بدلاً من أن تصبح جزيئات جديدة عديمة الكتلة. المشاكل المستعصية لكل من النظريتين الأساسيتين "تحيد" بعضها البعض ، والنتيجة المتبقية هي أن الجسيمات الأولية تكتسب كتلة متسقة بناءً على مدى قوة تفاعلها مع مجال هيغز. إنها أبسط عملية معروفة قادرة على إعطاء كتلة للبوزونات المقيسة مع الحفاظ على توافقها مع نظريات القياس. [140] سيكون كمها عبارة عن بوزون عددي ، يُعرف باسم بوزون هيغز. [141]

نماذج بديلة تحرير

النموذج القياسي الأدنى كما هو موضح أعلاه هو أبسط نموذج معروف لآلية هيغز مع حقل هيغز واحد فقط. ومع ذلك ، فإن قطاع Higgs الممتد مع مضاعفات جسيمات Higgs الإضافية أو ثلاثة توائم ممكن أيضًا ، والعديد من امتدادات النموذج القياسي لها هذه الميزة. قطاع Higgs غير الأدنى الذي تفضله النظرية هو نماذج ثنائية Higgs-doublelet (2HDM) ، والتي تتنبأ بوجود خماسي من الجسيمات العددية: اثنان من بوزونات هيغز المحايدة CP-الزوجية h 0 و H 0 ، CP-odd متعادل بوزون هيجز A 0 ، وجسيمان هيجز مشحونان H ±. يتنبأ التناظر الفائق ("SUSY") أيضًا بالعلاقات بين كتل Higgs-boson وكتل البوزونات المقيسة ، ويمكن أن تستوعب 125 GeV /ج 2 بوزون هيغز محايد.

تتضمن الطريقة الرئيسية للتمييز بين هذه النماذج المختلفة دراسة تفاعلات الجسيمات ("الاقتران") وعمليات التحلل الدقيقة ("نسب التفرع") ، والتي يمكن قياسها واختبارها تجريبيًا في تصادمات الجسيمات. في نموذج Type-I 2HDM ، أزواج هيجز المزدوجة المزدوجة لأعلى ولأسفل ، في حين أن الثنائي الثاني لا يقترن بالكواركات. هذا النموذج له حدين مثيرين للاهتمام ، حيث يكون أخف أزواج هيجز على الفرميونات فقط ("مقياس الرهاب") أو مجرد قياس البوزونات ("فيرميوفوبيا") ، ولكن ليس كلاهما. في نموذج Type-II 2HDM ، يتزاوج واحد من Higgs مع كواركات من النوع الأعلى فقط ، بينما يتزاوج الآخران فقط مع كواركات من النوع السفلي. [142] النموذج القياسي الأدنى فائق التماثل (MSSM) الذي تم بحثه بشكل مكثف يشتمل على قطاع من النوع II 2HDM Higgs ، لذلك يمكن دحضه من خلال دليل على النوع الأول 2HDM Higgs. [ بحاجة لمصدر ]

في نماذج أخرى ، يكون عددي هيغز عبارة عن جسيم مركب. على سبيل المثال ، في تكنيكولور ، يلعب دور حقل هيغز أزواج شديدة الترابط من الفرميونات تسمى تكنيكواركس. نماذج أخرى ، تتميز بأزواج من الكواركات العلوية (انظر أعلى مكثف كوارك). في نماذج أخرى حتى الآن ، لا يوجد مجال هيغز على الإطلاق والتناظر الكهروضعيف ينكسر باستخدام أبعاد إضافية. [143] [144]

مزيد من القضايا النظرية ومشكلة التسلسل الهرمي تحرير

يترك النموذج القياسي كتلة بوزون هيغز كمعامل يجب قياسه ، بدلاً من كونه قيمة يجب حسابها.يُنظر إلى هذا على أنه غير مرضٍ من الناحية النظرية ، لا سيما وأن التصحيحات الكمومية (المتعلقة بالتفاعلات مع الجسيمات الافتراضية) يجب أن تتسبب على ما يبدو في أن يكون لجسيم هيغز كتلة أعلى بكثير من تلك المرصودة ، ولكن في نفس الوقت يتطلب النموذج القياسي كتلة بترتيب من 100 إلى 1000 جيجا إلكترون فولت لضمان الوحدة (في هذه الحالة ، لتوحيد نثر البوزون الطولي المتجه). [145] يبدو أن التوفيق بين هذه النقاط يتطلب شرح سبب وجود إلغاء شبه كامل ينتج عنه الكتلة المرئية من

125 GeV ، وليس من الواضح كيفية القيام بذلك. نظرًا لأن القوة الضعيفة أقوى من الجاذبية بحوالي 10 32 مرة ، و (مرتبطة بهذا) كتلة بوزون هيجز أقل بكثير من كتلة بلانك أو طاقة التوحيد الكبرى ، يبدو أن هناك ارتباطًا أساسيًا أو سببًا لذلك. الملاحظات غير المعروفة وغير الموصوفة بواسطة النموذج القياسي ، أو بعض الضبط الدقيق غير المبرر والدقيق للغاية للمعلمات - ولكن في الوقت الحالي لم يتم إثبات أي من هذه التفسيرات. يُعرف هذا بمشكلة التسلسل الهرمي. [146] على نطاق أوسع ، ترقى مشكلة التسلسل الهرمي إلى القلق من أن النظرية المستقبلية للجسيمات والتفاعلات الأساسية لا ينبغي أن يكون لها ضبط دقيق مفرط أو إلغاءات دقيقة بشكل مفرط ، ويجب أن تسمح بكتل الجسيمات مثل بوزون هيغز لتكون قابلة للحساب. المشكلة في بعض النواحي فريدة من نوعها بالنسبة لجسيمات السبين 0 (مثل بوزون هيغز) ، والتي يمكن أن تؤدي إلى مشاكل تتعلق بالتصحيحات الكمومية التي لا تؤثر على الجسيمات ذات السبين. [145] تم اقتراح عدد من الحلول ، بما في ذلك التناظر الفائق والحلول المطابقة والحلول عبر أبعاد إضافية مثل نماذج braneworld.

هناك أيضًا قضايا تافهة الكم ، مما يشير إلى أنه قد لا يكون من الممكن إنشاء نظرية مجال كمي متسقة تتضمن جسيمات عددية أولية. [147] ومع ذلك ، إذا تم تجنب التفاهة الكمومية ، فقد تضع قيود التفاهة حدودًا على كتلة هيجز بوسون.

تحرير خصائص حقل هيجز

في النموذج القياسي ، يعد مجال هيغز مجالًا قياسيًا لسرعة الحركة - العددية بمعنى أنه لا يتحول في ظل تحولات لورنتز ، و تاكيونيك يعني المجال (لكن ليس الجسيم) له كتلة خيالية ، وفي بعض التكوينات يجب أن يخضع لكسر التناظر. يتكون من أربعة مكونات: مكونان محايدان وحقلان مكونان مشحونان. كل من المكونات المشحونة وأحد الحقول المحايدة هي بوزونات جولدستون ، والتي تعمل كمكونات الاستقطاب الثالث الطولي لبوزونات W + و W - و Z الضخمة. يتوافق كم المكون المحايد المتبقي (ويتحقق نظريًا على أنه) بوزون هيجز الضخم. [148] يمكن أن يتفاعل هذا المكون مع الفرميونات عبر اقتران يوكاوا لمنحها كتلة أيضًا.

رياضياً ، يمتلك مجال هيغز كتلة خيالية وبالتالي فهو a تاكيونيك مجال. [149] في حين أن التاكيونات (الجسيمات التي تتحرك أسرع من الضوء) هي مفهوم افتراضي بحت ، مجالات مع الكتلة الوهمية تلعب دورًا مهمًا في الفيزياء الحديثة. [150] [151] تحت أي ظرف من الظروف لا تنتشر أي إثارة على الإطلاق أسرع من الضوء في مثل هذه النظريات - فوجود أو عدم وجود كتلة تاكيونية ليس له أي تأثير على الإطلاق على السرعة القصوى للإشارات (لا يوجد انتهاك للسببية). [152] بدلاً من الجسيمات الأسرع من الضوء ، تخلق الكتلة التخيلية حالة من عدم الاستقرار: أي تكوين يكون فيه واحد أو أكثر من الإثارة الميدانية tachyonic يجب أن يتحلل تلقائيًا ، والتكوين الناتج لا يحتوي على أي حركة فيزيائية. تُعرف هذه العملية باسم تكاثف تاكيون ، ويُعتقد الآن أنها تفسير لكيفية ظهور آلية هيغز نفسها في الطبيعة ، وبالتالي السبب وراء كسر التناظر الكهروضعيف.

على الرغم من أن فكرة الكتلة التخيلية قد تبدو مزعجة ، إلا أن المجال فقط ، وليس الكتلة نفسها ، هي التي يتم تحديدها. لذلك ، لا يزال المشغلون الميدانيون في النقاط المنفصلة على شكل فضاء يتنقلون (أو ما قبل الانتقال) ، ولا تزال المعلومات والجسيمات لا تنتشر بشكل أسرع من الضوء. [١٥٣] يقود تكاثف تاكيون نظامًا فيزيائيًا وصل إلى حد محلي - ومن المتوقع بسذاجة أن ينتج تاكيونات فيزيائية - إلى حالة مستقرة بديلة حيث لا توجد آليات حركة فيزيائية. بمجرد أن يصل حقل تاكيوني مثل حقل هيغز إلى الحد الأدنى من الكمون ، فإن كوانته لم تعد تاكيونات أكثر من كونها جسيمات عادية مثل بوزون هيغز. [154]

خصائص تحرير بوزون هيغز

نظرًا لأن حقل هيغز عددي ، فإن بوزون هيغز ليس له دوران. بوزون هيغز هو أيضًا جسيم مضاد له ، وهو CP-even ، ولا يحتوي على شحنة كهربائية ولونية. [155]

لا يتنبأ النموذج القياسي بكتلة بوزون هيغز. [156] إذا كانت تلك الكتلة بين 115 و 180 جيجا إلكترون فولت /ج 2 (متسقة مع الملاحظات التجريبية لـ 125 GeV /ج 2) ، يمكن أن يكون النموذج القياسي صالحًا في مقاييس الطاقة حتى مقياس بلانك (10 19 GeV). [157] يتوقع العديد من أصحاب النظريات ظهور فيزياء جديدة تتجاوز النموذج القياسي على مقياس TeV ، بناءً على الخصائص غير المرضية للنموذج القياسي. [158] أعلى مقياس كتلة ممكن مسموح به لبوزون هيغز (أو بعض آلية كسر التناظر الكهروضعيف الأخرى) هو 1.4 تيرا إلكترون فولت بعد هذه النقطة ، يصبح النموذج القياسي غير متسق بدون مثل هذه الآلية ، لأن الوحدة تنتهك في عمليات تشتت معينة. [159]

من الممكن أيضًا ، على الرغم من صعوبة التجربة التجريبية ، تقدير كتلة بوزون هيغز بشكل غير مباشر. في النموذج القياسي ، يمتلك بوزون هيغز عددًا من التأثيرات غير المباشرة ، وأبرزها أن حلقات هيغز تؤدي إلى تصحيحات صغيرة لكتل ​​بوزونات W و Z. يمكن استخدام القياسات الدقيقة للمعلمات الكهروضعيفة ، مثل ثابت فيرمي وكتل البوزونات W و Z ، لحساب القيود المفروضة على كتلة هيجز. اعتبارًا من يوليو 2011 ، تخبرنا القياسات الكهروضعيفة الدقيقة أن كتلة بوزون هيغز من المرجح أن تكون أقل من حوالي 161 جيجا إلكترون فولت /ج 2 عند مستوى ثقة 95٪. [r] تعتمد هذه القيود غير المباشرة على افتراض أن النموذج القياسي صحيح. قد يظل من الممكن اكتشاف بوزون هيغز فوق هذه الكتل ، إذا كان مصحوبًا بجزيئات أخرى غير تلك التي يستوعبها النموذج القياسي. [161]

تحرير الإنتاج

مخططات فاينمان لإنتاج هيغز

اندماج غلوون

هيغز ستراهلونغ

ناقلات انصهار البوزون

قمة الانصهار

إذا كانت نظريات جسيمات هيغز صحيحة ، فيمكن إنتاج جسيم هيغز مثل الكثير من الجسيمات الأخرى التي تمت دراستها ، في مصادم الجسيمات. يتضمن ذلك تسريع عدد كبير من الجسيمات إلى طاقات عالية للغاية وقريبة جدًا من سرعة الضوء ، ثم السماح لها بالتصادم معًا. تُستخدم البروتونات وأيونات الرصاص (النوى العارية لذرات الرصاص) في مصادم الهدرونات الكبير. في الطاقات القصوى لهذه الاصطدامات ، سيتم أحيانًا إنتاج الجسيمات الباطنية المرغوبة ويمكن أيضًا اكتشاف ودراسة أي غياب أو اختلاف عن التوقعات النظرية لتحسين النظرية. ستحدد نظرية الجسيمات ذات الصلة (في هذه الحالة النموذج القياسي) الأنواع الضرورية من الاصطدامات وأجهزة الكشف. يتنبأ النموذج القياسي بأن بوزونات هيغز يمكن أن تتشكل بعدد من الطرق ، [84] [162] [163] على الرغم من أن احتمال إنتاج بوزون هيغز في أي تصادم يُتوقع دائمًا أن يكون صغيرًا جدًا - على سبيل المثال ، هيغز واحد فقط بوزون لكل 10 مليارات تصادم في مصادم هادرون الكبير. [م] العمليات المتوقعة الأكثر شيوعًا لإنتاج بوزون هيغز هي:

  • اندماج غلوون. إذا كانت الجسيمات المصادمة عبارة عن هادرونات مثل البروتون أو البروتون المضاد - كما هو الحال في LHC و Tevatron - فمن المرجح أن اثنين من الغلوونات التي تربط الهادرون معًا. أسهل طريقة لإنتاج جسيم هيغز هي إذا اجتمعت الجلوونات لتشكل حلقة من الكواركات الافتراضية. نظرًا لأن اقتران الجسيمات ببوزون هيغز يتناسب مع كتلتها ، فمن المرجح أن تكون هذه العملية للجسيمات الثقيلة. من الناحية العملية ، يكفي النظر في مساهمات الكواركات العلوية والسفلية الافتراضية (أثقل كواركات). هذه العملية هي المساهمة المهيمنة في مصادم الهدرونات الكبير وتيفاترون كونها أكثر احتمالا بنحو عشر مرات من أي من العمليات الأخرى. [84] [162]
  • هيغز ستراهلونغ. إذا اصطدم الفرميون الأولي بمضاد الفرميون - على سبيل المثال ، كوارك مع مضاد للكوارك أو إلكترون مع بوزيترون - يمكن أن يندمج الاثنان لتكوين بوزون W أو Z افتراضي والذي ، إذا كان يحمل طاقة كافية ، يمكن أن ينبعث منه بوزون هيغز. كانت هذه العملية هي وضع الإنتاج السائد في LEP ، حيث اصطدم إلكترون وبوزيترون ليشكلوا بوزون Z افتراضيًا ، وكانت ثاني أكبر مساهمة لإنتاج Higgs في Tevatron. في مصادم الهادرونات الكبير ، هذه العملية هي الثالثة فقط من حيث الحجم ، لأن المصادم LHC يصطدم بالبروتونات مع البروتونات ، مما يجعل احتمالية اصطدام الكوارك والكوارك المضادة أقل احتمالية مما يحدث في تيفاترون. يُعرف Higgs Strahlung أيضًا باسم الإنتاج المرتبط. [84][162][163]
  • ضعف الانصهار البوزوني. الاحتمال الآخر عندما يصطدم فرميونان (مضادان) هو أن الاثنين يتبادلان بوزون W أو Z افتراضيًا ، والذي ينبعث منه بوزون هيغز. لا يلزم أن تكون الفرميونات المتصادمة من نفس النوع. لذلك ، على سبيل المثال ، قد يتبادل الكوارك العلوي بوزون Z مع كوارك مضاد للأسفل. هذه العملية هي ثاني أهم عملية لإنتاج جسيم هيغز في LHC و LEP. [84] [163]
  • قمة الانصهار. العملية النهائية التي يتم أخذها في الاعتبار بشكل عام هي الأقل احتمالًا إلى حد بعيد (بمقدار ضعفين من حيث الحجم). تتضمن هذه العملية اصطدام اثنين من الغلوونات ، يتحلل كل منهما إلى زوج ثقيل من الكوارك والكوارك المضاد. يمكن للكوارك والكوارك المضاد من كل زوج أن يتحد ليشكلوا جسيم هيغز. [84] [162]

تحرير الاضمحلال

تتنبأ ميكانيكا الكم أنه إذا كان من الممكن للجسيم أن يتحلل إلى مجموعة من الجسيمات الأخف ، فسوف يفعل ذلك في النهاية. [164] وينطبق هذا أيضًا على بوزون هيغز. تعتمد احتمالية حدوث ذلك على مجموعة متنوعة من العوامل بما في ذلك: الاختلاف في الكتلة ، وقوة التفاعلات ، وما إلى ذلك. يتم إصلاح معظم هذه العوامل بواسطة النموذج القياسي ، باستثناء كتلة بوزون هيغز نفسه. بالنسبة لبوزون هيغز بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت /ج 2 يتوقع SM متوسط ​​عمر يبلغ حوالي 1.6 × 10 −22 ثانية. [ب]

نظرًا لأنه يتفاعل مع جميع الجسيمات الأولية الضخمة في SM ، فإن بوزون هيغز لديه العديد من العمليات المختلفة التي يمكن من خلالها أن يتحلل. كل من هذه العمليات المحتملة لها احتمالية خاصة بها ، معبراً عنها بـ نسبة التفرع يتحلل جزء العدد الإجمالي الذي يتبع هذه العملية. تتوقع SM هذه النسب المتفرعة كدالة لكتلة هيغز (انظر الرسم البياني).

إحدى الطرق التي يمكن أن تتحلل بها هيغز هي الانقسام إلى زوج فرميون ومضاد للجراثيم. كقاعدة عامة ، من المرجح أن تتحلل هيجز إلى فرميونات ثقيلة أكثر من الفرميونات الخفيفة ، لأن كتلة الفرميون تتناسب مع قوة تفاعلها مع هيغز. [116] من خلال هذا المنطق ، يجب أن يكون الانحلال الأكثر شيوعًا في زوج كوارك علوي ومضاد للقمم. ومع ذلك ، فإن مثل هذا الاضمحلال لن يكون ممكنًا إلا إذا كانت Higgs أثقل من

346 جي في /ج 2 ، ضعف كتلة كوارك القمة. لكتلة هيغز 125 جيجا إلكترون فولت /ج 2 تتنبأ SM بأن الانحلال الأكثر شيوعًا يكون في زوج كوارك سفلي - قاع مضاد ، والذي يحدث بنسبة 57.7٪ من الوقت. [3] ثاني أكثر اضمحلال الفرميون شيوعًا في تلك الكتلة هو زوج تاو-أنتيتاو ، والذي يحدث فقط حوالي 6.3٪ من الوقت. [3]

الاحتمال الآخر هو أن ينقسم Higgs إلى زوج من البوزونات الضخمة. الاحتمال الأرجح هو أن يتحلل هيجز إلى زوج من البوزونات W (الخط الأزرق الفاتح في الرسم البياني) ، والذي يحدث حوالي 21.5٪ من الوقت لبوزون هيغز بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت /ج 2. [3] يمكن أن تتحلل البوزونات W بعد ذلك إما إلى كوارك وكوارك مضاد أو إلى ليبتون مشحون ونيوترينو. يصعب تمييز اضمحلال بوزونات W إلى كواركات عن الخلفية ، ولا يمكن إعادة بناء التحلل إلى لبتونات بالكامل (لأنه من المستحيل اكتشاف النيوترينوات في تجارب اصطدام الجسيمات). يتم إعطاء إشارة أنظف بالتحلل إلى زوج من البوزونات Z (والذي يحدث حوالي 2.6٪ من الوقت لهيجز بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت /ج 2) ، [3] إذا تحلل كل من البوزونات لاحقًا إلى زوج من اللبتونات المشحونة سهلة الكشف (الإلكترونات أو الميونات).

من الممكن أيضًا التحلل إلى بوزونات عديمة الكتلة (أي الغلوونات أو الفوتونات) ، ولكنها تتطلب حلقة وسيطة من الكواركات الثقيلة الافتراضية (أعلى أو أسفل) أو بوزونات قياس ضخمة. [116] أكثر هذه العمليات شيوعًا هي التحلل إلى زوج من الغلوونات من خلال حلقة من الكواركات الثقيلة الافتراضية. هذه العملية ، وهي عكس عملية اندماج الغلوون المذكورة أعلاه ، تحدث حوالي 8.6٪ من الوقت لبوزون هيغز بكتلة 125 جيجا إلكترون فولت /ج 2. [3] والأندر كثيرًا هو التحلل إلى زوج من الفوتونات بوساطة حلقة من البوزونات W أو الكواركات الثقيلة ، والتي تحدث مرتين فقط لكل ألف اضمحلال. [3] ومع ذلك ، فإن هذه العملية ذات صلة كبيرة بالبحث التجريبي عن بوزون هيغز ، لأنه يمكن قياس طاقة وزخم الفوتونات بدقة شديدة ، مما يعطي إعادة بناء دقيقة لكتلة الجسيم المتحلل. [116]

تحرير التسمية

تحرير الأسماء المستخدمة من قبل علماء الفيزياء

الاسم الأكثر ارتباطًا بالجسيم والحقل هو بوزون هيغز [82]: 168 ومجال هيغز. لبعض الوقت ، كان الجسيم معروفًا بمجموعة من أسماء مؤلفي PRL (بما في ذلك أندرسون في بعض الأحيان) ، على سبيل المثال جسيم Brout-Englert-Higgs أو جسيم Anderson-Higgs أو Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen- آلية كيبل ، وما زالت تستخدم في بعض الأحيان. [53] [166] مدفوعًا جزئيًا بمسألة الاعتراف وجائزة نوبل المشتركة المحتملة ، [166] [167] كان الاسم الأنسب لا يزال في بعض الأحيان موضوعًا للنقاش حتى عام 2013. [166] يفضل هيغز نفسه تسمية الجسيم إما من خلال اختصار لكل المعنيين ، أو "البوزون القياسي" ، أو "ما يسمى بجسيم هيغز". [167]

تمت كتابة قدر كبير من المعلومات حول كيفية استخدام اسم هيغز حصريًا. يتم تقديم تفسرين رئيسيين. الأول هو أن هيغز قد اتخذ خطوة كانت إما فريدة أو أوضح أو أكثر وضوحًا في ورقته البحثية في التنبؤ رسميًا بالجسيم وفحصه. من بين مؤلفي أوراق PRL ، فقط الورقة التي كتبها هيغز صراحة عرضت كتنبؤ بوجود جسيم ضخم وحساب بعض خصائصه [82]: 167 [168] لذلك كان "أول من افترض وجود جسيم ضخم" وفقًا لـ طبيعة. [166] علّق الفيزيائي والمؤلف فرانك كلوز والفيزيائي-المدون بيتر ووت على أن الورقة التي أعدها GHK قد اكتملت أيضًا بعد تقديم هيغز وبروت إنجليرت إلى فيزيكال ريفيو ليترز ، [82]: 167 [169] وأن هيجز وحده كان لديه لفت الانتباه إلى توقعات ضخمة العددية بوزون ، بينما ركز الآخرون على الكتلة الضخمة المتجه بوزونات [82]: 154 ، 166 ، 175 [169] بهذه الطريقة ، زودت مساهمة هيغز أيضًا التجريبين بـ "هدف ملموس" حاسم لازم لاختبار النظرية. [170] ومع ذلك ، من وجهة نظر هيغز ، لم يذكر بروت وإنجلرت بشكل صريح البوزون نظرًا لوجوده واضحًا في عملهما ، [57]: 6 بينما وفقًا لغورالنيك ، كانت ورقة GHK تحليلاً كاملاً لكسر التناظر بأكمله الآلية التي تغيب صرامة الرياضيات عنها في الورقتين الأخريين ، وقد يوجد جسيم ضخم في بعض الحلول. [83]: 9 قدمت ورقة هيغز أيضًا بيانًا "حادًا بشكل خاص" للتحدي وحلها وفقًا لمؤرخ العلوم ديفيد كايزر. [167]

التفسير البديل هو أن الاسم شاع في السبعينيات بسبب استخدامه كاختصار مناسب أو بسبب خطأ في الاستشهاد به. العديد من الحسابات (بما في ذلك حساب هيغز [57]: 7) تنسب اسم "هيغز" إلى الفيزيائي بنجامين لي (بالكورية: Lee Whi-soh). كان لي من الشخصيات الشعبوية المهمة للنظرية في مراحلها الأولى ، وعادة ما كان يعلق اسم "هيغز" على أنه "اختصار مناسب" لمكوناتها من عام 1972 [11] [166] [171] [172] [173] وفي مثال واحد على الأقل منذ عام 1966. [174] على الرغم من أن لي أوضح في حواشيه أن "Higgs هو اختصار لـ Higgs و Kibble و Guralnik و Hagen و Brout و Englert" ، [171] استخدامه للمصطلح (و ربما يعني أيضًا الاستشهاد الخاطئ لستيفن واينبرغ بورقة هيغز كأول ورقة بحثية في عام 1967 [82] [175] [174]) أنه بحلول حوالي 1975-1976 بدأ آخرون أيضًا في استخدام اسم "هيغز" حصريًا كاختصار . [t] في عام 2012 ، أيد الفيزيائي فرانك ويلتشيك ، الذي يُنسب إليه الفضل في تسمية أكسيون الجسيم الأولي (على اقتراح بديل "Higglet") ، اسم "Higgs boson" ، مشيرًا إلى أن "التاريخ معقد ، وحيثما ترسم الخط هناك سيكون شخصًا ما تحته مباشرة ". [167]

تحرير اللقب

غالبًا ما يشار إلى بوزون هيغز باسم "جسيم الله" في وسائل الإعلام الشعبية خارج المجتمع العلمي. [176] [177] [178] [179] [180] يأتي الاسم المستعار من عنوان كتاب 1993 عن بوزون هيغز وفيزياء الجسيمات ، جسيم الله: إذا كان الكون هو الجواب ، فما هو السؤال؟ من قبل الحائز على جائزة نوبل في الفيزياء ومخرج Fermilab ليون ليدرمان. [17] كتب ليدرمان ذلك في سياق فشل دعم الحكومة الأمريكية للمصادم فائق التوصيل ، [181] وهو تيتانيك مبني جزئيًا [182] [183] ​​منافسًا لمصادم الهادرون الكبير مع طاقات تصادم مخطط لها تبلغ 2 × 20 إلكترون فولت. أيده ليدرمان منذ إنشائه عام 1983 [181] [184] [185] وأغلق في عام 1993. سعى الكتاب جزئيًا إلى تعزيز الوعي بأهمية وحاجة مثل هذا المشروع في مواجهة احتمال فقدان التمويل. [186] كتب ليدرمان ، الباحث الرائد في هذا المجال ، أنه يريد تسمية كتابه الجسيم الملعون: إذا كان الكون هو الجواب ، فما هو السؤال؟ قرر محرر ليدرمان أن العنوان مثير للجدل للغاية وأقنعه بتغيير العنوان إلى جسيم الله: إذا كان الكون هو الجواب ، فما هو السؤال؟ [187]

في حين أن استخدام وسائل الإعلام لهذا المصطلح قد يكون قد ساهم في زيادة الوعي والاهتمام ، [188] يشعر العديد من العلماء أن الاسم غير مناسب [11] [12] [189] لأنه مبالغة مثيرة ويضلل القراء [190] كما أن الجسيم لا يحتوي على أي شيء التعامل مع أي إله ، يترك العديد من الأسئلة مفتوحة في الفيزياء الأساسية ، ولا يشرح الأصل النهائي للكون. ورد أن هيجز ، الملحد ، مستاء وذكر في مقابلة عام 2008 أنه وجد ذلك "محرجًا" لأنه كان "نوعًا من سوء الاستخدام. والذي أعتقد أنه قد يسيء إلى بعض الناس". [190] [191] [192] تم التهكم على الاسم المستعار في وسائل الإعلام الرئيسية أيضًا.[193] ذكر الكاتب العلمي إيان سامبل في كتابه الصادر عام 2010 عن البحث أن اللقب هو "الكراهية العالمية [د]" من قبل الفيزيائيين وربما يكون "أسوأ ما يتعرض للسخرية" في تاريخ الفيزياء ، ولكن (وفقًا ليدرمان) الناشر رفضت جميع الألقاب التي ذكرت "هيغز" على أنها غير خيالية وغير معروفة للغاية. [194]

يبدأ ليدرمان بمراجعة البحث البشري الطويل عن المعرفة ، ويشرح أن عنوانه الخادع يرسم تشابهًا بين تأثير مجال هيغز على التماثلات الأساسية في الانفجار العظيم ، والفوضى الظاهرة للهياكل والجسيمات. ، القوى والتفاعلات التي أدت إلى تشكيل عالمنا الحالي وشكلته ، مع قصة بابل التوراتية التي تم فيها تجزئة اللغة الوحيدة البدائية لسفر التكوين المبكر إلى العديد من اللغات والثقافات المتباينة. [195]

اليوم . لدينا النموذج القياسي ، الذي يقلل من الواقع إلى عشرات الجسيمات أو نحو ذلك وأربع قوى. . إنها بساطة تم الحصول عليها بشق الأنفس [. و. ] دقيقة بشكل ملحوظ. لكنها أيضًا غير كاملة ، وفي الواقع ، غير متسقة داخليًا. هذا البوزون أساسي جدًا لحالة الفيزياء اليوم ، وهو حاسم جدًا لفهمنا النهائي لبنية المادة ، ولكنه بعيد المنال جدًا ، لدرجة أنني أعطيته لقبًا: جسيم الله. لماذا الله الجسيمات؟ سببان. أولاً ، لن يسمح لنا الناشر بتسميته "الجسيم الملعون" ، على الرغم من أنه قد يكون عنوانًا أكثر ملاءمة ، نظرًا لطبيعته الخسيسة والتكاليف التي يسببها. وثانيًا ، هناك ارتباط ، من نوع ما ، بكتاب آخر ، أ كثير أقدم.

يسأل ليدرمان عما إذا كان بوزون هيغز قد أُضيف فقط لإرباك وإرباك أولئك الذين يسعون إلى معرفة الكون ، وما إذا كان علماء الفيزياء سيرتبكون به كما رُويت في تلك القصة ، أو سيتغلبون في النهاية على التحدي ويفهمون "كم هو جميل الكون [الله لديه ] مصنوع". [196]

اقتراحات أخرى تحرير

مسابقة إعادة تسمية من قبل صحيفة بريطانية الحارس نتج عن مراسلهم العلمي في عام 2009 اختيار اسم "بوزون زجاجة الشمبانيا" كأفضل تقديم: "الجزء السفلي من زجاجة الشمبانيا على شكل إمكانات هيغز وغالبًا ما يستخدم كتوضيح في محاضرات الفيزياء. لذا فهو ليس كذلك اسم فخم بشكل محرج ، لا يُنسى ، وله بعض الروابط الفيزيائية أيضًا. " [197] الاسم هيجسون تم اقتراحه أيضًا ، في مقال رأي في منشور معهد الفيزياء على الإنترنت physicsworld.com. [198]

التفسيرات والمقارنات التربوية تحرير

كان هناك نقاش عام كبير حول المقارنات والتفسيرات لجسيم هيغز وكيف يخلق الحقل كتلة ، [199] [200] بما في ذلك تغطية المحاولات التفسيرية في حد ذاتها ومنافسة في عام 1993 لأفضل تفسير شائع من قبل المملكة المتحدة آنذاك وزير العلوم السير ويليام والدجريف [201] ومقالات في الصحف حول العالم.

يقترح تعاون تعليمي يضم فيزيائيًا لمصادم الهادرونات الكبير ومعلمي المدرسة الثانوية في مربي CERN أن تشتت الضوء - المسؤول عن قوس قزح والمنشور المشتت - هو تشبيه مفيد لكسر التماثل والتأثير الذي يسبب الكتلة في مجال هيغز. [202]

كسر التماثل
في البصريات
في الفراغ ، ينتقل الضوء من جميع الألوان (أو الفوتونات من جميع الأطوال الموجية) بنفس السرعة ، وهو وضع متماثل. في بعض المواد ، مثل الزجاج أو الماء أو الهواء ، ينكسر هذا التناظر (انظر: الفوتونات في المادة). والنتيجة هي أن الضوء ذو الأطوال الموجية المختلفة له سرعات مختلفة.
كسر التماثل
في فيزياء الجسيمات
في نظريات القياس "الساذجة" ، تكون البوزونات المقيسة والجسيمات الأساسية الأخرى كلها عديمة الكتلة - وهي أيضًا حالة متماثلة. في وجود حقل هيغز ، ينكسر هذا التناظر. والنتيجة هي أن الجسيمات ذات الأنواع المختلفة سيكون لها كتل مختلفة.

يستخدم مات ستراسلر المجالات الكهربائية كمثال: [203]

تتفاعل بعض الجسيمات مع مجال هيغز بينما لا تتفاعل أخرى. تلك الجسيمات التي تشعر بمجال هيغز تتصرف كما لو كانت لها كتلة. يحدث شيء مشابه في المجال الكهربائي - يتم سحب الأشياء المشحونة حولها ويمكن للأشياء المحايدة أن تبحر من خلالها دون أن تتأثر. لذا يمكنك التفكير في بحث هيغز كمحاولة لعمل موجات في حقل هيغز [خلق بوزونات هيغز] لإثبات أنه موجود بالفعل.

تم تقديم تفسير مماثل من قبل الحارس: [204]

بوزون هيغز هو في الأساس تموج في حقل قيل أنه ظهر عند ولادة الكون وامتد الكون حتى يومنا هذا. ومع ذلك ، فإن الجسيم مهم: إنه البندقية القوية ، والدليل المطلوب لإثبات صحة النظرية.

وصف الفيزيائي ديفيد ميللر تأثير حقل هيغز على الجسيمات على أنه أقرب إلى غرفة مليئة بالعاملين في الأحزاب السياسية المنتشرة بالتساوي في جميع أنحاء الغرفة: ينجذب الحشد إلى المشاهير ويبطئ من سرعته ولكنه لا يبطئ الآخرين. [u] كما لفت الانتباه إلى التأثيرات المعروفة في فيزياء الحالة الصلبة حيث يمكن أن تكون الكتلة الفعالة للإلكترون أكبر بكثير من المعتاد في وجود شبكة بلورية. [205]

إن المقارنات التي تستند إلى تأثيرات السحب ، بما في ذلك تماثلات "شراب" أو "دبس السكر" معروفة أيضًا ، ولكنها قد تكون مضللة إلى حد ما نظرًا لأنه قد يُفهم (بشكل غير صحيح) على أنها تقول إن مجال هيغز ببساطة يقاوم حركة بعض الجسيمات دون غيرها. - قد يتعارض تأثير المقاومة البسيط أيضًا مع قانون نيوتن الثالث. [207]

الاعتراف والجوائز تحرير

كان هناك نقاش كبير قبل أواخر عام 2013 حول كيفية تخصيص الائتمان إذا تم إثبات بوزون هيغز ، وتم توضيحه بشكل أكبر حيث كان من المتوقع الحصول على جائزة نوبل ، والقاعدة الواسعة جدًا للأشخاص الذين يحق لهم النظر. يشمل هؤلاء مجموعة من المنظرين الذين جعلوا نظرية آلية هيغز ممكنة ، والمنظرين في أوراق PRL لعام 1964 (بما في ذلك هيغز نفسه) ، والمنظرون الذين اشتقوا من هذه النظرية العاملة للنموذج الكهروضعيف والنموذج القياسي نفسه ، وكذلك التجريبيون في CERN و المؤسسات الأخرى التي جعلت من الممكن إثبات مجال هيغز والبوزون في الواقع. جائزة نوبل لها حد لا يتجاوز ثلاثة أشخاص للمشاركة في الجائزة ، وبعض الفائزين المحتملين هم بالفعل حائزون على جوائز لعمل آخر ، أو متوفون (تُمنح الجائزة فقط للأشخاص في حياتهم) تشمل الجوائز الحالية للأعمال المتعلقة بمجال هيغز أو البوزون أو الآلية ما يلي:

  • جائزة نوبل في الفيزياء (1979) - جلاشو وسلام وواينبرغ ، للمساهمات في نظرية التفاعل الضعيف والكهرومغناطيسي الموحد بين الجسيمات الأولية[208]
  • جائزة نوبل في الفيزياء (1999) - تي هوفت وفيلتمان ، لتوضيح البنية الكمومية للتفاعلات الكهروضعيفة في الفيزياء[209] (2010) - هاجن وإنجليرت وجورالنيك وهيجز وبروت وكيبل ، لتوضيح خصائص كسر التناظر العفوي في نظرية المقياس النسبي رباعي الأبعاد وآلية التوليد المتسق لكتل ​​البوزون المتجه[80] (لأوراق عام 1964 الموصوفة أعلاه) (2004) - إنجليرت ، وبروت ، وهيجز (2013) - فابيولا جيانوتي وبيتر جيني ، المتحدثان باسم ATLAS Collaboration وميشيل ديلا نيجرا ، وتيجيندر سينغ فيردي ، وجويدو تونيلي ، وجوزيف المتحدثون الرسميون باسم إنكانديلا ، في الماضي والحاضر ، عن تعاون CMS ، "لدورهم القيادي في المسعى العلمي الذي أدى إلى اكتشاف الجسيم الشبيه بهيجز الجديد من خلال تعاون ATLAS و CMS في مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN." [210]
  • جائزة نوبل في الفيزياء (2013) - بيتر هيجز وفرانسوا إنجليرت ، للاكتشاف النظري لآلية تساهم في فهمنا لأصل كتلة الجسيمات دون الذرية ، والتي تم تأكيدها مؤخرًا من خلال اكتشاف الجسيم الأساسي المتوقع ، من خلال تجارب ATLAS و CMS في مصادم الهادرونات الكبير التابع لـ CERN[211] توفي روبرت بروت الباحث المساعد لإنجليرت في عام 2011 ولا تُمنح جائزة نوبل في العادة بعد وفاته. [212]

بالإضافة إلى ذلك ، أقرت مراجعة خطابات المراجعة الفيزيائية لمدة 50 عامًا (2008) بأوراق كسر تناظر PRL لعام 1964 وورقة Weinberg لعام 1967 نموذج من Leptons (الورقة البحثية الأكثر اقتباسًا في فيزياء الجسيمات ، اعتبارًا من عام 2012) "رسائل بارزة". [77]

بعد الملاحظة المبلغ عنها للجسيم الشبيه بهيجز في يوليو 2012 ، أفادت العديد من وسائل الإعلام الهندية عن الإهمال المفترض للائتمان للفيزيائي الهندي ساتيندرا ناث بوز الذي سمي بعد عمله في العشرينات من القرن الماضي فئة الجسيمات "البوزونات" [213] [214]. ] (على الرغم من أن الفيزيائيين وصفوا علاقة Bose بالاكتشاف بأنها ضعيفة). [215]


مشكلة الفيزياء النظرية الكبرى في مركز لغز "Muon g-2"

المغناطيس الكهربائي Muon g-2 في Fermilab جاهز لاستقبال شعاع من جزيئات الميون. هذه التجربة. [+] بدأ في عام 2017 وسيأخذ بيانات لمدة 3 سنوات ، مما يقلل من عدم اليقين بشكل كبير. في حين أنه يمكن الوصول إلى إجمالي أهمية 5 سيغما ، يجب أن تأخذ الحسابات النظرية في الاعتبار كل تأثير وتفاعل للمادة الممكنة من أجل ضمان أننا نقيس فرقًا قويًا بين النظرية والتجربة.

في أوائل أبريل 2021 ، أعلن مجتمع الفيزياء التجريبية عن انتصار هائل: لقد قاسوا العزم المغناطيسي للميون بدقة غير مسبوقة. بفضل الدقة الفائقة التي حققها التعاون التجريبي Muon g-2 ، تمكنوا من قياس عزم الدوران المغناطيسي للميون ليس فقط 2 ، كما تنبأ ديراك في الأصل ، ولكن بشكل أكثر دقة 2.00116592040. هناك عدم يقين في الرقمين الأخيرين من ± 54 ، لكن ليس أكبر. لذلك ، إذا اختلف التنبؤ النظري عن هذا المقدار المقاس كثيرًا ، فلا بد أن تكون هناك فيزياء جديدة تلعب دورًا: إمكانية محيرة أثارت بشكل مبرر عددًا كبيرًا من الفيزيائيين.

أفضل تنبؤ نظري لدينا ، في الواقع ، هو أكثر من 2.0011659182 ، وهو أقل بكثير من القياس التجريبي. بالنظر إلى أن النتيجة التجريبية تؤكد بقوة القياس المبكر لنفس كمية "g-2" للميون بواسطة تجربة Brookhaven E821 ، فهناك كل الأسباب للاعتقاد بأن النتيجة التجريبية ستصمد مع بيانات أفضل وأخطاء أقل. لكن النتيجة النظرية موضع شك كبير ، لأسباب يجب على الجميع تقديرها. دعونا نساعد الجميع - الفيزيائيين وغير الفيزيائيين على حد سواء - لفهم السبب.

تتوافق نتائج Muon g-2 الأولى من Fermilab مع النتائج التجريبية السابقة. متي . [+] جنبًا إلى جنب مع بيانات Brookhaven السابقة ، فإنها تكشف عن قيمة أكبر بكثير مما يتوقعه النموذج القياسي. ومع ذلك ، على الرغم من أن البيانات التجريبية رائعة ، فإن هذا التفسير للنتيجة ليس التفسير الوحيد القابل للتطبيق.

تعاون Fermilab / Muon g-2

الكون ، كما نعرفه ، هو أساسًا كمومي في الطبيعة. يعني الكم ، كما نفهمه ، أنه يمكن تقسيم الأشياء إلى مكونات أساسية تخضع لقواعد احتمالية ، وليست حتمية. الحتمية هي ما يحدث للأشياء الكلاسيكية: الجسيمات العيانية مثل الصخور. إذا كان لديك شقان متقاربان وألقيت عليهما بحجر صغير ، فيمكنك اتباع أحد الطريقتين ، وكلاهما صالح.

  1. يمكنك رمي الصخرة في الشقوق ، وإذا كنت تعرف الظروف الأولية للصخرة جيدًا بما فيه الكفاية - زخمها وموقعها ، على سبيل المثال - يمكنك حساب المكان الذي ستهبط فيه بالضبط.
  2. أو يمكنك رمي الصخرة في الشقوق ، وقياس مكان هبوطها ببساطة في وقت لاحق. بناءً على ذلك ، يمكنك استنتاج مساره في كل نقطة على طول رحلته ، بما في ذلك الشق الذي مر به وما هي ظروفه الأولية.

الحقيقة غير المفلترة وراء المغناطيسية البشرية واللقاحات و COVID-19

شرح: لماذا سيكون "قمر الفراولة" لهذا الأسبوع منخفضًا جدًا ومتأخرًا جدًا ومضيئًا

كوكب المريخ والزهرة والقمر "Super Solstice Strawberry Moon" يتألق في الشفق: ما يمكنك رؤيته في سماء الليل هذا الأسبوع

لكن بالنسبة للأجسام الكمومية ، لا يمكنك فعل أيٍّ من هذين. يمكنك فقط حساب توزيع احتمالي للنتائج المختلفة التي كان من الممكن أن تحدث. يمكنك إما حساب احتمالات مكان سقوط الأشياء ، أو احتمالية حدوث مسارات مختلفة. أي قياس إضافي تحاول القيام به ، بهدف جمع معلومات إضافية ، من شأنه أن يغير نتيجة التجربة.

تُظهر الإلكترونات خصائص موجية بالإضافة إلى خصائص الجسيمات ، ويمكن استخدامها في البناء. [+] صور أو مسبار لأحجام الجسيمات تمامًا كما يمكن للضوء. يُظهر هذا التجميع نمط موجة الإلكترون ، والذي يظهر بشكل تراكمي بعد مرور العديد من الإلكترونات عبر شق مزدوج.

هذه هي الغرابة الكمية التي اعتدنا عليها: ميكانيكا الكم. أدى تعميم قوانين ميكانيكا الكم لإطاعة قوانين النسبية الخاصة لأينشتاين إلى توقع ديراك الأصلي للعزم المغنطيسي المغزلي للميون: سيكون هناك عامل مضاعف ميكانيكي كمي مطبق على التنبؤ الكلاسيكي ، g ، وأن g تساوي 2 تمامًا. ولكن ، كما نعلم جميعًا الآن ، لا تساوي g تمامًا 2 ، ولكنها قيمة أعلى قليلاً من 2. بمعنى آخر ، عندما نقيس الكمية المادية "g-2" ، فإننا نقيس التأثيرات التراكمية لكل شيء غاب ديراك.

لقد فاته حقيقة أنه ليس فقط الجسيمات الفردية التي تشكل الكون هي الكميات في الطبيعة ، ولكن أيضًا الحقول التي تتخلل الفضاء بين تلك الجسيمات يجب أن تكون كمومية أيضًا. هذه القفزة الهائلة - من ميكانيكا الكم إلى نظرية المجال الكمومي - مكنتنا من حساب الحقائق الأعمق التي لا تبرزها ميكانيكا الكم على الإطلاق.

خطوط المجال المغناطيسي ، كما هو موضح بواسطة قضيب مغناطيسي: ثنائي القطب مغناطيسي ، بقطب شمالي وجنوبي. [+] مرتبطة ببعضها البعض. تظل هذه المغناطيسات الدائمة ممغنطة حتى بعد إزالة أي مجالات مغناطيسية خارجية. إذا التقطت قضيبًا مغناطيسيًا إلى قسمين ، فلن يخلق قطبًا شماليًا وجنوبيًا معزولًا ، بل مغناطيسين جديدين ، لكل منهما قطبيهما الشمالي والجنوبي. الميزون "المفاجئة" بطريقة مماثلة.

نيوتن هنري بلاك ، هارفي إن ديفيس (1913) فيزياء عملية

فكرة نظرية المجال الكمي بسيطة. نعم ، لا يزال لديك جسيمات "مشحونة" في بعض الأنواع:

  • الجسيمات ذات الكتلة و / أو الطاقة التي لها "شحنة جاذبية" ،
  • الجسيمات ذات الشحنات الكهربائية الموجبة أو السالبة ،
  • الجسيمات التي تقترن بالتفاعل النووي الضعيف ولها "شحنة ضعيفة" ،
  • أو الجسيمات التي تتكون منها النوى الذرية التي لها "شحنة ملونة" تحت القوة النووية الشديدة ،

لكنهم لا يقومون فقط بإنشاء حقول من حولهم بناءً على أشياء مثل موقعهم وزخمهم كما فعلوا تحت جاذبية نيوتن / أينشتاين أو كهرومغناطيسية ماكسويل.

إذا كانت أشياء مثل الموضع والزخم لكل جسيم لها عدم يقين كمي متأصل مرتبط بها ، فماذا يعني ذلك بالنسبة للمجالات المرتبطة بها؟ هذا يعني أننا بحاجة إلى طريقة جديدة للتفكير في المجالات: صياغة كمومية. على الرغم من أن الأمر استغرق عقودًا حتى يتم تصحيحه ، فقد توصل عدد من الفيزيائيين بشكل مستقل إلى طريقة ناجحة لإجراء الحسابات اللازمة.

يوضح تصور QCD كيف تخرج أزواج الجسيمات / الجسيمات المضادة من الفراغ الكمومي. [+] فترات زمنية قصيرة جدًا نتيجة عدم يقين هايزنبرغ. إذا كان لديك قدر كبير من عدم اليقين في الطاقة (ΔE) ، يجب أن يكون العمر (Δt) للجسيم (الجسيمات) الناتج قصيرًا جدًا.

ما توقعه الكثير من الناس - على الرغم من أنه لا يعمل بهذه الطريقة تمامًا - هو أننا سنكون قادرين ببساطة على طي جميع أوجه عدم اليقين الكمومية الضرورية في الجسيمات "المشحونة" التي تولد هذه الحقول الكمية ، وهذا من شأنه أن يسمح لنا لحساب السلوك الميداني. لكن هذا يفتقد إلى مساهمة مهمة: حقيقة أن هذه الحقول الكمومية موجودة ، وتتخلل في الواقع كل الفضاء ، حتى في حالة عدم وجود جسيمات مشحونة تؤدي إلى ظهور المجال المقابل.

توجد المجالات الكهرومغناطيسية حتى في غياب الجسيمات المشحونة ، على سبيل المثال. يمكنك تخيل موجات من جميع الأطوال الموجية المختلفة تتخلل كل الفضاء ، حتى في حالة عدم وجود جزيئات أخرى. هذا جيد من الناحية النظرية ، لكننا نريد دليلًا تجريبيًا على صحة هذا الوصف. لدينا بالفعل في شكلين.

  • تأثير كازيمير: يمكنك وضع لوحين متوازيين موصلين قريبين من بعضهما البعض في الفراغ ، وقياس القوة الكهربائية بسبب عدم وجود أطوال موجية معينة (حيث تمنعها ظروف الحدود الكهرومغناطيسية) بين الصفيحتين. : في المناطق ذات المجالات المغناطيسية القوية جدًا ، مثل حول النجوم النابضة ، يصبح الضوء المتداخل مستقطبًا لأن الفضاء الفارغ نفسه يجب أن يكون ممغنطًا.

عندما تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية بعيدًا عن مصدر محاط بمجال مغناطيسي قوي ،. [+] سيتأثر اتجاه الاستقطاب بسبب تأثير المجال المغناطيسي على فراغ الفضاء الفارغ: الانكسار الفراغي. من خلال قياس التأثيرات المعتمدة على الطول الموجي للاستقطاب حول النجوم النيوترونية بالخصائص الصحيحة ، يمكننا تأكيد تنبؤات الجسيمات الافتراضية في الفراغ الكمومي.

في الواقع ، تم الشعور بالتأثيرات التجريبية للحقول الكمية منذ عام 1947 ، عندما أثبتت تجربة Lamb-Retherford واقعها. لم يعد الجدل يدور حول ما يلي:

  • الحقول الكمية موجودة.
  • المقاييس المختلفة أو التفسيرات أو الصور لنظرية المجال الكمومي تكافئ بعضها البعض.
  • أو ما إذا كانت التقنيات التي نستخدمها لحساب هذه التأثيرات ، والتي كانت موضوعًا للعديد من مناقشات الرياضيات والفيزياء الرياضية ، قوية وصحيحة.

ولكن ما يتعين علينا إدراكه هو - كما في حالة العديد من المعادلات الرياضية التي نعرف كيفية كتابتها - أننا لا نستطيع حساب كل شيء بنفس نهج القوة الغاشمة المباشر.

الطريقة التي نؤدي بها هذه الحسابات في الديناميكا الكهربائية الكمية (QED) ، على سبيل المثال ، هي أننا نقوم بما يسمى بالتمدد المضطرب. نتخيل كيف سيكون الحال بالنسبة لجسيمين للتفاعل - مثل الإلكترون والإلكترون ، والميون والفوتون ، والكوارك والكوارك الآخر ، وما إلى ذلك - ثم نتخيل كل تفاعل مجال كمي ممكن يمكن أن يحدث فوق تلك القاعدة الأساسية. تفاعل.

اليوم ، تُستخدم مخططات Feynman في حساب كل تفاعل أساسي يشمل القوي ،. [+] القوى الضعيفة والكهرومغناطيسية ، بما في ذلك في ظروف الطاقة العالية ودرجة الحرارة المنخفضة / المكثف. جميع التفاعلات الكهرومغناطيسية الموضحة هنا محكومة بجسيم واحد يحمل القوة: الفوتون.

دي كارفالهو ، فانويلدو إس وآخرون. NUCL.PHYS. B875 (2013) 738-756

هذه هي فكرة نظرية المجال الكمي التي يتم تغليفها عادةً بأدواتها الأكثر شيوعًا لتمثيل الخطوات الحسابية التي يجب اتخاذها: مخططات فاينمان ، على النحو الوارد أعلاه. في نظرية الديناميكا الكهربية الكمومية - حيث تتفاعل الجسيمات المشحونة عبر تبادل الفوتونات ، ويمكن لتلك الفوتونات بعد ذلك أن تقترن من خلال أي جسيمات مشحونة أخرى - نقوم بإجراء هذه الحسابات عن طريق:

  • بدءًا من الرسم التخطيطي على مستوى الشجرة ، والذي يفترض فقط الجسيمات الخارجية التي تتفاعل ولا تمتلك "حلقات" داخلية ،
  • إضافة جميع المخططات "ذات الحلقة الواحدة" الممكنة ، حيث يتم تبادل جسيم إضافي واحد ، مما يسمح برسم أعداد أكبر من مخططات فاينمان ،
  • ثم البناء على تلك للسماح برسم جميع المخططات "ذات الحلقتين" الممكنة ، إلخ.

الديناميكا الكهربية الكمومية هي واحدة من العديد من نظريات المجال التي يمكننا تدوينها حيث يصبح هذا النهج ، عندما نذهب إلى "أوامر الحلقات" الأعلى تدريجياً في حساباتنا ، أكثر دقة كلما قمنا بحساباتنا. تم حساب العمليات التي يتم تشغيلها في عزم الدوران المغناطيسي للميون (أو الإلكترون أو تاو) بما يتجاوز ترتيب الحلقات الخمس مؤخرًا ، وهناك القليل جدًا من عدم اليقين هناك.

من خلال جهد خارق من جانب علماء الفيزياء النظرية ، كانت العزم المغناطيسي للميون. [+] محسوبة حتى ترتيب خمس حلقات. الشكوك النظرية الآن عند مستوى جزء واحد فقط من ملياري. يعد هذا إنجازًا هائلاً لا يمكن تحقيقه إلا في سياق نظرية المجال الكمي ، وهو يعتمد بشكل كبير على ثابت البنية الدقيقة وتطبيقاتها.

2012 الجمعية الفيزيائية الأمريكية

السبب وراء نجاح هذه الإستراتيجية هو أن الكهرومغناطيسية لها خاصيتان مهمتان لها.

  1. الجسيم الذي يحمل القوة الكهرومغناطيسية ، الفوتون ، عديم الكتلة ، مما يعني أن له نطاقًا لانهائيًا.
  2. قوة الاقتران الكهرومغناطيسي ، التي يتم الحصول عليها من خلال ثابت الهيكل الدقيق ، صغيرة مقارنة بـ 1.

يضمن الجمع بين هذه العوامل أنه يمكننا حساب قوة أي تفاعل كهرومغناطيسي بين أي جسيمين في الكون بشكل أكثر دقة عن طريق إضافة المزيد من المصطلحات إلى حسابات نظرية المجال الكمي لدينا: بالانتقال إلى أوامر حلقة أعلى وأعلى.

الكهرومغناطيسية ، بالطبع ، ليست القوة الوحيدة المهمة عندما يتعلق الأمر بجسيمات النموذج القياسي. هناك أيضًا القوة النووية الضعيفة ، التي تتوسطها ثلاث جسيمات حاملة للقوة: بوزونات W و Z. هذه قوة قصيرة المدى للغاية ، ولكن لحسن الحظ ، فإن قوة الاقتران الضعيف لا تزال صغيرة ويتم قمع التفاعلات الضعيفة بواسطة الكتل الكبيرة التي تمتلكها بوزونات W و Z. على الرغم من أن الأمر أكثر تعقيدًا ، إلا أن نفس الطريقة - المتمثلة في التوسع إلى المخططات الحلقية ذات الترتيب الأعلى - تعمل أيضًا لحساب التفاعلات الضعيفة. (الهيجز متشابه أيضًا).

في الطاقات العالية (المقابلة لمسافات صغيرة) ، تنخفض قوة تفاعل القوة القوية. [+] الى الصفر. على مسافات كبيرة ، تزداد بسرعة. تُعرف هذه الفكرة باسم "الحرية المقاربة" ، والتي تم تأكيدها تجريبياً بدقة كبيرة.

س بيثكي بروغ ، الجزء النووى ، فيزيس 58: 351-386 ، 2007

لكن القوة النووية القوية مختلفة. على عكس جميع تفاعلات النموذج القياسي الأخرى ، تضعف القوة القوية على مسافات قصيرة بدلاً من أن تكون أقوى: إنها تعمل مثل الزنبرك بدلاً من الجاذبية. نسمي هذه الخاصية الحرية المقاربة: حيث تقترب القوة الجذابة أو البغيضة بين الجسيمات المشحونة من الصفر عندما تقترب من مسافة الصفر عن بعضها البعض. هذا ، إلى جانب قوة الاقتران الكبيرة للتفاعل القوي ، يجعل طريقة "ترتيب الحلقة" الشائعة هذه غير مناسبة تمامًا للتفاعل القوي. كلما زاد عدد المخططات التي تحسبها ، قلّت الدقة التي تحصل عليها.

هذا لا يعني أنه ليس لدينا أي ملاذ على الإطلاق في عمل تنبؤات للتفاعلات القوية ، ولكن هذا يعني أنه يتعين علينا اتباع نهج مختلف عن أسلوبنا الطبيعي. إما أن نحاول حساب مساهمات الجسيمات والحقول في ظل التفاعل القوي غير المضطرب - مثل طرق Lattice QCD (حيث يرمز QCD إلى الديناميكا اللونية الكمومية ، أو نظرية المجال الكمي التي تحكم القوة القوية) - أو أنت يمكن محاولة استخدام نتائج التجارب الأخرى لتقدير قوة التفاعلات القوية في ظل سيناريو مختلف.

نظرًا لتحسن القوة الحسابية وتقنيات QCD الشبكية بمرور الوقت ، فقد تحسنت الدقة أيضًا. [+] يمكن حساب الكميات المختلفة المتعلقة بالبروتون ، مثل مساهمات دوران مكوناته.

تعاون مختبرات دي فيزيك دي كليرمونت / ETM

إذا كان ما تمكنا من قياسه ، من تجارب أخرى ، هو بالضبط الشيء الذي لا نعرفه في حساب Muon g-2 ، فلن تكون هناك حاجة لشكوك نظرية يمكننا فقط قياس المجهول مباشرة. إذا لم نكن نعرف مقطعًا عرضيًا ، أو سعة تشتت ، أو خاصية اضمحلال معينة ، فهذه هي الأشياء التي تعتبر تجارب فيزياء الجسيمات رائعة في تحديدها. ولكن بالنسبة لمساهمات القوة القوية المطلوبة في عزم الدوران المغناطيسي للميون ، فهذه خصائص يتم استنتاجها بشكل غير مباشر من قياساتنا ، ولم يتم قياسها بشكل مباشر. هناك دائمًا خطر كبير يتمثل في أن الخطأ المنهجي يتسبب في عدم التوافق بين النظرية والملاحظة من خلال أساليبنا النظرية الحالية.

من ناحية أخرى ، فإن طريقة Lattice QCD رائعة: فهي تتخيل الفضاء كشبكة تشبه الشبكة في ثلاثة أبعاد. تضع الجسيمين على شبكتك بحيث يفصل بينهما مسافة معينة ، ثم يستخدمان مجموعة من التقنيات الحسابية لجمع المساهمة من جميع المجالات الكمومية والجسيمات التي لدينا. إذا تمكنا من جعل الشبكة كبيرة بشكل لا نهائي ، والتباعد بين النقاط على الشبكة صغيرة جدًا ، فسنحصل على الإجابة الدقيقة لمساهمات القوة القوية. بالطبع ، لدينا فقط قوة حسابية محدودة ، لذا فإن التباعد الشبكي لا يمكن أن يكون أقل من مسافة معينة ، وحجم الشبكة لا يتجاوز نطاقًا معينًا.

تأتي نقطة يصبح فيها شبكتنا كبيرة بدرجة كافية ويصبح التباعد صغيرًا بدرجة كافية ، ومع ذلك ، سنحصل على الإجابة الصحيحة. لقد تمخضت بعض الحسابات بالفعل عن Lattice QCD التي لم تستسلم للطرق الأخرى ، مثل حسابات كتل الميزونات الخفيفة والباريونات ، بما في ذلك البروتون والنيوترون. بعد العديد من المحاولات للتنبؤ بما يجب أن تكون عليه مساهمات القوة القوية في قياس الميون g-2 خلال السنوات القليلة الماضية ، بدأت حالات عدم اليقين تتراجع أخيرًا لتصبح منافسة لتلك التجريبية. إذا نجحت المجموعة الأخيرة التي أجرت هذا الحساب أخيرًا في حلها بشكل صحيح ، فلن يكون هناك توتر مع النتائج التجريبية.

أدت طريقة نسبة R (باللون الأحمر) لحساب العزم المغناطيسي للميون إلى ملاحظة الكثيرين. [+] عدم تطابق مع التجربة (نطاق "لا فيزياء جديدة"). لكن التحسينات الأخيرة في Lattice QCD (النقاط الخضراء ، ولا سيما النقطة الخضراء الصلبة العلوية) لم تقلل من عدم اليقين بشكل كبير فحسب ، بل تفضل اتفاقًا مع التجربة والاختلاف مع طريقة R-ratio.

س. Borsanyi et al.، Nature (2021)

بافتراض أن النتائج التجريبية من تعاون Muon g-2 صامدة - وهناك كل الأسباب للاعتقاد بأنها ستفعل ذلك ، بما في ذلك الاتفاق القوي مع نتائج Brookhaven السابقة - ستتجه كل الأنظار نحو المنظرين. لدينا طريقتان مختلفتان لحساب القيمة المتوقعة لعزم دوران الميون المغناطيسي ، حيث تتفق إحداهما مع القيم التجريبية (ضمن الأخطاء) والأخرى لا تتفق معها.

هل ستتقارب مجموعات Lattice QCD جميعها على نفس الإجابة ، وتثبت أنهم لا يعرفون فقط ما يفعلونه ، ولكن لا يوجد شذوذ بعد كل شيء؟ أم أن طرق Lattice QCD ستكشف عن اختلاف مع القيم التجريبية ، بنفس الطريقة التي يختلفون بها حاليًا مع الطريقة النظرية الأخرى لدينا والتي لا تتفق حاليًا بشكل كبير مع القيم التجريبية التي لدينا: استخدام المدخلات التجريبية بدلاً من الحسابات النظرية؟

من السابق لأوانه القول ، ولكن حتى نصل إلى حل لهذه المشكلة النظرية المهمة ، فلن نعرف ما هو المكسور: النموذج القياسي ، أو الطريقة التي نحسب بها حاليًا نفس الكميات التي نقيسها دقة لا مثيل لها.


تطبيقات تكنولوجيا الكم لمكثفات اكسيتون-بولاريتون

Exciton-polaritons هي أشباه جسيمات بوزونية ، تتكون من تراكب كمي لإكسيتون وفوتون تجويف دقيق. لوحظ أن الإكسيتون-بولاريتونات يخضع لتكثيف بوز-آينشتاين ، حيث تظهر مجموعة عيانية من البولاريتونات تلقائيًا في حالة بولاريتون منخفضة الطاقة. نظرًا للتحكم التجريبي الرائع في بنية مرنان التجويف الدقيق ، والخطية القوية ، والمنصات القابلة للتطوير والمتعددة الاستخدامات ، فإن Exciton-polaritons تقدم بديلاً مجديًا لمراقبة الظواهر الكمية الفريدة التي يمكن تطبيقها على تقنيات الكم. في حين أن هناك أوجه تشابه مع تقنيات الكم الضوئية والبرودة للغاية القائمة على الذرات ، فإن البولاريتونات تقدم إمكانيات جديدة ، مثل التشغيل المحتمل لدرجة حرارة الغرفة ، ودمج فيزياء عدم التوازن ، والخطية القوية غير الخطية. تعتبر مكثفات Polariton جذابة للتطبيقات التكنولوجية الكمومية في المستقبل مثل محاكاة الكم وقياس التداخل ومعالجة المعلومات وتوليد الحالة غير الكلاسيكية ، على سبيل المثال. هنا ، نقوم بمراجعة التقنيات المستقبلية المحتملة المتعلقة بالمحاكاة الكمية وقياس التداخل لمكثفات الإخراج والبولاريتون.


قوة اقتران النواة والغلاف في النجوم (مرة أخرى) - علم الفلك

سياق الكلام. يجب أن تؤخذ تفاعلات الكواكب النجمية في الاعتبار في النماذج النجمية لفهم التطور الديناميكي للكواكب القريبة. إن اعتماد تفاعلات المد والجزر على التطور الهيكلي والدوراني للنجم له أهمية خاصة ويجب معالجته بشكل صحيح.
الأهداف: نحدد كيف يتطور تبديد المد والجزر في الغلاف الحراري للنجوم منخفضة الكتلة الدوارة من تسلسل ما قبل الرئيسي حتى فرع العملاق الأحمر اعتمادًا على الكتلة النجمية الأولية. نحن نحقق في عواقب هذا التطور على التطور المداري للكواكب.
الطرق: نقوم بربط شكلية تبديد المد والجزر الموصوفة سابقًا برمز التطور النجمي STAREVOL ونطبق هذا الاقتران على النجوم الدوارة بكتل تتراوح بين 0.3 و 1.4 M ☉. كخطوة أولى ، تفترض هذه الشكلية بنية نجمية مبسطة ثنائية الطبقة مع كثافات متوسطة مقابلة للنواة الإشعاعية والغلاف الحراري. نحن نستخدم علاجًا متوسط ​​التردد لتبديد موجات المد والجزر في منطقة الحمل الحراري (لكننا نهمل تبديد موجات الجاذبية المدية في منطقة الإشعاع). بالإضافة إلى ذلك ، نقوم بتعميم عمل حديث من خلال متابعة التطور المداري للكواكب القريبة باستخدام تنبؤات تبديد المد والجزر الجديدة للمراحل المتقدمة من التطور النجمي.
النتائج: في التسلسل الرئيسي المسبق ، يتم التحكم في تطور تبديد المد والجزر من خلال تطور البنية الداخلية للنجم المتعاقد. في التسلسل الرئيسي ، يتم دفعها بقوة من خلال تباين دوران السطح الذي يتأثر بالرياح النجمية الممغنطة التي تعمل بالفرامل. يتمثل التأثير الرئيسي لمراعاة التطور الدوراني للنجوم في تقليل قوة تبديد المد والجزر بنحو أربعة أوامر من حيث الحجم على التسلسل الرئيسي ، مقارنة بمعدل التبديد الطبيعي الذي يأخذ في الاعتبار التغييرات الهيكلية فقط.
الاستنتاجات: إن تطور التشتت يعتمد بشدة على تطور البنية الداخلية ودوران النجم. من تسلسل ما قبل الرئيسي حتى طرف فرع العملاق الأحمر ، يختلف حسب عدة مرات من حيث الحجم ، مع عواقب وخيمة على التطور المداري للكواكب الضخمة القريبة. هذه التأثيرات هي الأقوى خلال تسلسل ما قبل الرئيسي ، مما يعني أن الكواكب حساسة بشكل أساسي للتاريخ المبكر للنجم.


الآفاق المستقبلية

من المهم أن نتذكر كيف كانت الفكرة الثورية القائلة بإمكانية تشغيل النجوم النيوترونية بواسطة المغناطيسية في عام 1992 ، ومع ذلك ، فقد قدمت الملاحظات اللاحقة حالة مقنعة مفادها أن النجوم المغناطيسية تستضيف بالفعل أقوى الحقول المغناطيسية في الكون. على الرغم من التقدم الملحوظ والنظري ، فإن العملية الفيزيائية التي تحول الطاقة المخزنة في ب- الحقول المغناطيسية في انبعاث الأشعة السينية وأشعة جاما تظل غامضة بشكل محبط. يجب أن تعالج الاكتشافات الإضافية والفهم الأفضل لدورة عمل المغناطيسية التي يوفرها خط الأساس الزمني المتزايد للملاحظات هذا ، وعلى وجه الخصوص ، العمليات التي تؤدي إلى التوهجات العملاقة المذهلة. ستعمل هذه البيانات أيضًا على تقييد التجمعات المجرية للمغناطيسات بشكل أفضل ، وهو قياس حاسم إذا أردنا فهم أصلهم.

بالنظر إلى احتمال أن تشكل المغناطيسات المحركات المركزية لكل من GRBs و SLSNe ، فإن الفهم الكامل لآلية إنتاجها - الدينامو مقابل الحقل الأحفوري - له أهمية واضحة. في الواقع ، إذا سمحت الطبيعة بأسلاف المستعرات الأعظمية سريعة الدوران والمغناطيسية العالية ، فلا يوجد بداهة السبب الذي يجعل كلتا القناتين غير قابلة للتطبيق. لاحظ ، مع ذلك ، أنه إذا كانت النجوم المغناطيسية لا تعمل على طاقة GRB ، فإن النوى التي تدور بسرعة قبل المستعر الأعظم لا تزال مطلوبة في ظل سيناريو الانهيار. لذلك من المهم بشكل خاص أن تشير الملاحظات الحالية إلى أن الثنائية هي مكون مهم في تكوين النجم المغناطيسي ، مع التفاعل بين المكونات التي تؤدي إلى ظروف تفضي إلى إنتاج دوران نجمي سريع وربما توليد قوى قوية. ب-حقول في سلائف المستعر الأعظم.

من المأمول أن تؤدي مجموعة من الدراسات الإحصائية الكبيرة والتحليلات المخصصة للأنظمة الفردية إلى إحراز تقدم. والنتيجة الطبيعية الضرورية هي أن القيود الحالية على آلية التكوين مشتقة من الكون المحلي ، وليس من بيئة الانزياح الأحمر المرتفع التي تحدث فيها GRBs و SLSNe بشكل تفضيلي (حصريًا؟). قد تؤثر المعادن المنخفضة على التطور النجمي ، مفضلة إنتاج النوى النجمية التي تدور بسرعة قبل المستعر الأعظم. في الواقع ، نظرًا للدور المتكرر للدوران في هذا الموضوع ، ربما يكون من المناسب أن يُنظر إلى قصة النجوم المغناطيسية الآن على أنها قصة دائرية ، بعد أن تم الخلط بينها لأول مرة مع GRBs ذات الأصل الكوني ، أصبحت الآن مركز الصدارة في فهم العمليات الفيزيائية التي تحرك هذه الأحداث الغامضة.


أسماء الأولاد من النجوم والأبراج

لم يتبق سوى أيام قليلة حتى عطلة عيد الميلاد ، أو أن العطلة قد بدأت بالفعل. على الرغم من أن النجوم تبدو أكثر وضوحًا وحيوية في الشتاء ، وبعض الأبراج في الربيع والخريف مذهلة ، إلا أنه في الصيف أتواصل مع التحديق بالنجوم. يبدو أن الليالي الدافئة وعطلات عيد الميلاد الطويلة البطيئة تتماشى مع الاستلقاء في الفناء الخلفي الخاص بك والنظر إلى الأعلى ، أو مشاهدة سماء الليل المتلألئة فوقك في رحلات التخييم. لا عجب أن تكون نجوم الصيف غالبًا أول ما نتعلم التعرف عليه ، وأول ما نتوق إليه عندما ننظر إلى اللانهائية.

هذه هي القائمة المصاحبة لأسماء الفتيات من النجوم والأبراج ، ويجب قراءتها جنبًا إلى جنب معها. هل تحتاج إلى دليل سريع للغاية للسماء الجنوبية؟ اذهب الى هنا! الصورة المستخدمة هي بطاقة عيد الميلاد التي أنشأها توماس لو ، وهو لاجئ من فيتنام. تبرع بهذا العمل الفني لمساعدة المهاجرين الآخرين ، وهو معروض في متحف فيكتوريا.

Altair هو الاسم الشائع لـ Alpha Aquila ، ألمع نجم في كوكبة Aquila (& # 8220 The Eagle & # 8221) ، وواحد من ألمع النجوم بشكل عام. Altair هو ترجمة للعربية لـ & # 8220 النسر الطائر & # 8221 ، ويعود التعرف على النجم بالنسر إلى البابليين والسومريين ، الذين أطلقوا على Altair & # 8220 The Eagle Star & # 8221. رأى شعب كولين في وسط فيكتوريا أيضًا النجم باعتباره نسرًا ، إنه بونجيل ، خالقهم ، الذي طار في السماء بفعل ريح عظيمة وأصبح نجمًا. رأت شعوب أخرى في جنوب أستراليا أن Altair صيادًا ، إنه Boomerang الذي تم إلقاؤه عبر السماء والذي أصبح الكوكبة التي فيها جيما يمكن ايجاده. يمكن أن يُقال اسم النجم الرائع هذا باسم الطاهر أو الطاري ، وهو أيضًا مدرج في قائمة أسماء الأولاد من ألعاب الفيديو. يمكنك رؤية Altair من أستراليا في الشتاء والربيع ، و # 8217s في شمال درب التبانة.

Asterion هو الاسم الشائع لـ Beta Canes Venatici ، ثاني ألمع نجم في كوكبة Canes Ventatici. بدأت هذه الكوكبة بنادي كوكبة Boötes (& # 8220 The Herdsman ، The Plowman & # 8221). ومع ذلك ، نظرًا لعدد من الأخطاء في الترجمة من اليونانية إلى العربية إلى اللاتينية ، أصبح & # 8220club & # 8221 & # 8220dogs & # 8221. بعد اختراع هذه الكلاب ، كان لدى الفلكيين نظرة جيدة وقرروا أن الكوكبة تبدو وكأنها كلبتين من الكلاب السلوقية. لم يشرح 8217 أبدًا سبب امتلاك الراعي كلاب صيد بدلاً من كلاب الرعي. أطلق علماء الفلك اسمًا على نجمة واحدة Chara (& # 8220dear & # 8221) والنجمة الأخرى Asterion (& # 8220starry & # 8221) - ثم قاموا بتبديل الأسماء لإحداث مزيد من الارتباك. في الأساطير اليونانية ، كان أستيريون هو الاسم الشخصي لمينوتور ، وحش برأس ثور كان نتاج اقتران غير طبيعي بين ملكة كريت وثور. إنه & # 8217s اسم لامع ، لكنه في الواقع اسم نجمة له معنى مرصع بالنجوم & # 8217s كما قال TEH-ri-on. يمكن رؤية Canes Ventatici في الخريف من أستراليا ، لكن نجومها ليست مشرقة أو يسهل رؤيتها.

Atlas هو الاسم الشائع لـ 27 Tauri ، وهو نظام ثلاثي النجوم في كوكبة الثور وجزء من مجموعة Pleiades. وكذلك الأخوات السبع ومنها مايا، تحتوي مجموعة Pleiades على والديهم ، أطلس وبليون. كان أطلس أحد الجبابرة ، وبعد الحرب ضد الأولمبيين ، حُكم عليه برفع السماء على كتفيه (قبل ذلك ، كان والدا جبابرة السماء والأرض أحرارًا في الاستلقاء معًا في عناق طويل ، لذلك يتم استخدام أطلس أساسًا كوسيلة لتحديد النسل للآلهة). لقد أصبح رمزًا للقوة الخارقة والقدرة على التحمل. الاسم قديم جدًا لدرجة أن معناه غير مؤكد تمامًا ، ولكنه قد يعني & # 8220endure & # 8221 ، & # 8220support & # 8221 ، أو & # 8220sea & # 8221. أطلق أطلس اسمه على جبال الأطلس في شمال إفريقيا والمحيط الأطلسي ، وكذلك كلمة كتاب مليء بالخرائط. بدأ الاسم في الحصول على رواج معتدل هنا. ستتمكن من رؤية أطلس في Pleiades خلال فصل الصيف في أستراليا.

يُعرف النجم Mu Cephei عمومًا باسم Herschel & # 8217s Garnet Star ، لأنه عندما وصفه عالم الفلك William Herschel ، كتب أنه & # 8220a لون عقيق عميق ناعم للغاية & # 8221. في الواقع ، كونه عملاق أحمر هو أحد أكبر العملاق في مجرة ​​درب التبانة. إنه & # 8217s في كوكبة Cepheus ، الذي يمثل أندروميدا & # 8217s الآب. من دون شك أنه أضعف مخلوق في دراما أندروميدا بأكملها ، لكنني أعتقد أنه منذ أن وضعوا وحش البحر في السماء ، بدا من الوقاحة أن نتركه خارجًا. قد تتذكر أن الفضائيين في الكوميديا ​​التلفزيونية 3 بحث وتطوير صخر من الشمس جاء من كوكب في مجرة ​​على حدود Cepheus. لسوء الحظ ، فإن Cepheus مرئي فقط في نصف الكرة الشمالي ، لذلك لا يمكننا رؤية Garnet Star من هنا. تم تسمية العقيق الملون بالأحجار الكريمة الحمراء ويقال أن اسمه مشتق من فاكهة الرمان (الحمراء أيضًا) والتي تعني & # 8220 بذور التفاح & # 8221.إنه & # 8217s اسم للجنسين ، ولكنه معروف تاريخيًا باسم المذكر في أستراليا.

Keid هو اسم شائع لـ Omicron2 Eridani ، أو 40 Eridani ، وهو نظام نجمي ثلاثي في ​​كوكبة Eridanus يتكون من قزمين أحمر وقزم أبيض. يمثل Eridanus نهرًا عظيمًا ، ويقصد به أن يكون الماء المتدفق من جرة حامل الماء ، كوكبة الدلو. قيل في العصور القديمة أنه طريق الأرواح. يمكن رؤية Eridanus بسهولة من أستراليا ، فهو يكاد يكون فوق الرأس خلال أشهر الصيف. يمكنك رؤية أحد النجوم القزمة الحمراء في Keid بالعين المجردة ولكن لا يمكن رؤية النجمين الآخرين إلا من خلال التلسكوب. في المسلسل التلفزيوني ستار تريك40 Eridani هو موقع كوكب فولكان ، موطن السيد سبوك. Eridanus هو أيضًا نظام من الكواكب في لعبة الفيديو هالو، لذلك حصلت & # 8217s على أوراق اعتماد الخيال العلمي وفيرة. Keid مشتق من الكلمة العربية لـ & # 8220eggshells & # 8221 ، ويمكن نطقها KYED أو KEED. أنا أفضل KEED ، لكن KYED يبدو مثل Kai الشهير (ربما أكثر من اللازم ، لأن الناس بلا شك سوف يخلطون بين الاسمين).

Kio (KEE-oh) هو الاسم الصيني القديم لـ Spica ، الاسم الشائع لـ Alpha Virginis ، النجم الثنائي العملاق الأزرق والألمع في كوكبة العذراء. بينما تعني Spica & # 8220ear of القمح & # 8221 باللغة اللاتينية ، يأتي Kio من اللغة الصينية لـ & # 8220horn ، spike & # 8221 ، حيث كان يُنظر إليه على أنه & # 8220the Horn of Jupiter & # 8221. كان Spica هو النجم المستخدم لاكتشاف بداية الاعتدالات ، وتحتوي كوكبة العذراء على نقطة الاعتدال الربيعي (الاعتدال الخريفي في نصف الكرة الشمالي). تمثل الكوكبة إلهة تحمل حزمًا من الحبوب من البدايات الأولى لعلم الفلك في بابل. ليس Kio واحدًا من تلك الأسماء المرحة المكونة من ثلاثة أحرف والتي تروق لكثير من الناس ، ولكن الصينيين رأوا Spica كنجم & # 8220lucky Star & # 8221 - ما الذي يمكن أن يكون أكثر إيجابية من تسميته على اسم نجم محظوظ؟ يمكن رؤية كوكبة العذراء طوال الخريف والشتاء في أستراليا ، ويسهل سطوع Spica العثور عليها.

برج الأسد هو كوكبة مألوفة ، لأنه واحد من تلك الموجودة في دائرة الأبراج. & # 8217s بالفعل في قائمة Boys Names من أفضل 100 في ثلاثينيات القرن الماضي ، ومع ذلك أعتقد أنه يستحق إعادة النظر من وجهة نظر فلكية. الكوكبة & # 8217s اسم يعني & # 8220lion & # 8221 ، ويبدو أن العديد من الحضارات القديمة قد صورت على أنها أسد. لست متأكدًا مما إذا كان هناك أسد أصلي واحد في الأساطير ، لكن البابليين كان لديهم العديد من آلهة حماية ليونين ، وكان الأسد المجنح رمزًا لمدينة بابل. عرّفها الإغريق على أنها الأسد النيمي ، الوحش الوحشي ، الشرس والماكر ، والذي قتل على يد هيراكليس كأول من أعماله الاثني عشر. كان جلده منيعًا للهجوم ، لذلك ارتديه هيراكليس كدرع له. كوكبة الأسد رائعة حقًا وتحتوي على العديد من النجوم الساطعة. رئيس هؤلاء هو Regulus ، ويسمى أيضًا The King Star ، و The Heart of the Lion. يمكن رؤية الأسد في معظم أوقات العام ، ولكن من الأسهل مشاهدته في أواخر الصيف إلى أوائل الخريف من أستراليا.

ناش هو اسم شائع لـ Gamma Sagitarrii ، نجم ثنائي برتقالي عملاق في كوكبة القوس. يصور القوس قنطورًا ، يُقال إنه يمثل المعلم الحكيم والمعالج تشيرون. تقع مجرة ​​درب التبانة في أعلى كثافة لها في القوس ، حيث يقع مركز المجرة ، لذلك فهي تحتوي على العديد من العناقيد النجمية والسدم. من السهل العثور على هذه الكوكبة الرائعة في أستراليا ، كما أننا نحصل على أفضل رؤية لها ، حيث يمكننا رؤية درب التبانة بشكل أكثر وضوحًا. انظر إلى الجزء الغربي من السماء في وقت مبكر من المساء ، في منتصف الطريق بين الأفق والنقطة مباشرة في الأعلى. تشكل نجومها اللامعة شكلاً مميزًا يسمى The Teapot Nash وهو فوهة إبريق الشاي هذا. يكون القوس أكثر وضوحًا في منتصف الشتاء ، ومشرق بدرجة كافية بحيث يمكنك رؤيته حتى لو كان هناك قمر. الاسم Nash مشتق من اللغة العربية لـ & # 8220arrowhead & # 8221 ، لهذا النجم هو رأس سهم رامي السهام & # 8217s ، الذي يشير إلى النجم Antares ، في برج العقرب. وهو أيضًا لقب مشتق من كلمة & # 8220ash tree & # 8221.

الجبار هو كوكبة تمثل شخصية من الأساطير اليونانية. يبدو أن هذا الصياد العملاق هو بطل شعبي فاجر - أكبر من الحياة ومرتين طبيعي. كان أوريون المفعم بالحيوية هو من طارد الثريا ، لذلك كان على زيوس أن يحولهم إلى نجوم لحمايتهم. نسخة واحدة من نهايته هي أن Orion تباهى بقدرته على قتل أي حيوان على الأرض ، وبالتالي فإن إلهة الأرض ، في استياءها ، خلقت العقرب لتلدغه حتى الموت. تم وضع كل من Orion و Scorpion في السماء كأبراج. يحتوي Orion على العديد من النجوم اللامعة ، مثل Betelgeuse و Rigel و Bellatrix ، وحتى المبتدئ الفلكي يمكنه تحديد موقع النجوم الثلاثة التي تشكل Orion & # 8217s Belt التي تعلمت أن هذه هي The Three Sisters (اسم جنوب أفريقي). يمكن رؤية Orion بوضوح في الصيف من أستراليا ، ولأنه يقع بشكل مختلف في نصف الكرة الجنوبي ، فإننا نطلق أحيانًا على هذه الكوكبة The Saucepan. اسم Orion مشتق من الأكادية لـ & # 8220heaven & # 8217s light & # 8221.

Perseus هي كوكبة تمثل شخصية من الأساطير اليونانية كان بطلاً ، ابن زيوس وأميرة مميتة. عاش Perseus حياة مثيرة للغاية ، جزء منها حكاية خيالية ، وجزء من المسلسلات التلفزيونية ، ولكن ربما اشتهر بقتله Gorgon Medusa ، وهي امرأة كانت لديها ثعابين على رأسها ، وبالتالي كان لديها يوم شعر سيء دائم الأبعاد ذات أبعاد ملحمية. كان لدى Perseus صندل طيران أنيق للتجول فيه ، على الرغم من أن الناس بعد ذلك بكثير أحبوا تخيله وهو يركب الحصان الطائر Pegasus (لم يحدث هذا في الواقع في الأساطير). أنقذ Perseus وتزوج الأميرة أندروميدا، والكوكبة تصل يده إلى قدم أندروميدا & # 8217 ، لإظهار لحظة الخلاص. يُطلق على النجم Algol في Perseus The Demon Star ويمثل رأس Medusa. يمكننا أن نرى الكوكبة في أواخر الربيع والصيف من أستراليا ، ومعنى Perseus غير مؤكد أنه قد يعني & # 8220 تدمير & # 8221. بيرسي هو الاسم المستعار الواضح والمستخدم في سلسلة الروايات بيرسي جاكسون و أولمبيون بواسطة ريك ريوردان.

العنقاء هي كوكبة صغيرة في السماء الجنوبية سميت على اسم الطائر الأسطوري. يمكن العثور على طائر الفينيق في أساطير العديد من الأراضي ، من مصر إلى الصين إلى روسيا ، ويشتهر بقدرته على تجديد نفسه بالنار ، مما جعله رمزًا شائعًا للبعث في المسيحية. اسمها مشتق من اليونانية لـ & # 8220crimson & # 8221. أصبح اسم Phoenix مؤخرًا اسمًا شائعًا للجنسين ، ولكنه يستخدم أكثر للأولاد. من الصعب عدم ربطه بـ The Order of the Phoenix في كتب هاري بوتر. Fawkes the phoenix هو الحيوان الأليف لألبوس دمبلدور. طائر الفينيق هو أيضا شخصية رئيسية في كتاب الأطفال & # 8217s العنقاء والسجاد بواسطة إديث نسبيت. يمكن رؤية كوكبة العنقاء من أستراليا خلال فصل الصيف ، لكنها خافتة ولا تمتلك سوى نجمين ساطعين بما يكفي لرؤيتها بالعين المجردة.

Sirius هو الاسم الشائع لـ Alpha Canis Majoris ، وهو نجم ثنائي هو الأكثر سطوعًا في كوكبة Canis Major (& # 8220Great Dog & # 8221) ، والألمع في السماء ، حيث يبلغ سطوعه ضعف سطوع نجم Canopus ، وهو ثاني أكثر النجوم سطوعًا. . يُنظر إلى Canis Major على أنه أحد الكلاب التي تتبع الصياد اوريون، مع Sirius يمثل أنفه الكلب. ومع ذلك ، كان سيريوس يعتبر كلبًا في حد ذاته ، ويسمى The Dog Star. في النصف الشمالي من الكرة الأرضية ، يرتفع نجم الشعرى اليمانية في الصيف ، ولذلك يُطلق على أكثر أوقات السنة حرارةً & # 8220 أيام الكلاب & # 8221. على الرغم من أن الشعرى اليمانية يرتفع في الشتاء هنا ، إلا أننا لا نطلق على أبرد وقت في العام أيام الكلاب ، على الرغم من أنه بالمعنى الدقيق للكلمة ، يجب علينا ذلك! في يوليو ، يمكنك رؤية سيريوس في المساء والصباح. ربطت كل ثقافة في العالم تقريبًا سيريوس بالكلاب أو الذئاب ، لكن شعب بورونغ في فيكتوريا رأوا ذلك جزءًا من كوكبة تمثل النسر ذي الذيل الوتدي - أحد أهم شيوخ الروح. ال سيريوس كانت أيضًا السفينة الرئيسية للأسطول الأول إلى أستراليا ، مما يمنحها اتصالًا أستراليًا آخر. يأتي اسمها من اليونانية لـ & # 8220burning، Scorching & # 8221.


شاهد الفيديو: لماذا تعتبر رافال مميزة جدا ها هو الشرح (كانون الثاني 2023).