Действительно, движутся со скоростью света, коротко живут. Ведь не покажешь же их в пробирке: "Вот бозон Хиггса!"
подробнее о бонусах
бонус за лучший ответ: 10 кредитов
хотите увеличить?
тэги:
бозон хиггса,
регистрация,
частица
категория:
наука и техника
ответить
комментировать
в избранное
бонус
3 ответа:
старые выше
новые выше
по рейтингу
2
Грустный Роджер
[194K]
1 неделю назад
Ощущение такое, что народ пропустил последние 80 лет развития ускорительной техники…
Первое: ускоряют протоны, а не электроны. Уже давно. Большой Адроннй коллайдер потому и адронный, а не лептонный, что ускоряемые пучки — это протоны, а в некоторых экспериментах даже ядра свинца. Какие на фиг "электроны"…
Второе: современные электронные микроскопы "продемонстрировать атом" не в состоянии. Их предельное разрешение на порядок больше того, что нужно для регистрации отдельных атомов. Изображения атомов получаются на туннельных или атомно-силовых микроскопах, но не на электронных. Впрочем, это офф-топик.
Третье: "для получения всё бóльших частиц нужно всё бóльшие скорости" — это не совсем так. Нужно всё бóльшие энергии, это да, а вот скорость там примерно одна и та же. Почти что скорость света. Энергия, эквивалентная массе покоя протона, меньше 1 Гэв, даже дубнинский ускоритель на 72 Гэв уже давал протоны с энергией примерно в 80 раз большей, то есть уже сугубо релятивистские. При этом скорости протонов в дубнинском ускорителе и в БАКе отличаются на какие-то совсем вшивые доли процента.
Ну и к сабжу.
Как дети "исследуют" игрушки? Они их ломают. Чтоб посмотреть, что там внутри машинки, надо эту машнку сломать. Для исследования структуры элементарных частиц применяется ровно такой же подход: разломать и посмотреть на обломки.
И тут что важно понимать: что "коротко живут" — да, коротко, но по своим внутренним часам. Если на эти обломки смотреть снаружи, то из-за того, что движутся они тоже с релятивистскими скоростями, их собственное время для нас, внешних наблюдателей, растягивается. Поэтому даже за сверхкороткое время жизни они успевают переместиться на вполне макроскопическое (в нашем мире) расстояние, достаточное для того, чтоб можно было измерить их характеристики — энергию, заряд, импульс.
Вот это и делают ускорители: разогнанные до огромной энергии протоны со всей дури налетают на мишень — неподвижную, как в старых ускорителях, или такой же протон, несущийся навстречу, как в коллайдерах (по-русски — "ускоритель на встречных пучках"). Столкновение происходит в специальной области, утыканной самыми разными детекторами. Камеры Вильсона, надо сказать, уже давно не применяют — треки частиц регистрируются полупроводниковыми детекторами, в которых пролетающая частица вызывает ионизацию, и трек строится по координатам детекторов, с которых получен сигнал. До некоторой степени эти детекторы похожи на трёхмерную матрицу, аналогичную той, что ставится в цифровй камере (где матрица двумерная), просто регистрируют не фотоны, а что придётся.
Все такие детекторы "многослойные". За трековыми детекторами стоит "слой" детекторов энергии — калориметров. Их задача — полностью поглотить энергию влетевшей частицы. Фишка их ещё и в том, что они способны отдельно измерять энергию вторичных адронов и отдельно — энергию вторичных лептонов.
Следующий слой — мюонные детекторы: большинство распадов заканчивается образованием мюонов или антимюонов, которые в калориметрах поглощаются слабо — их масса слишком отличается от массы электронов, так что обмена энергией при из столкновении с электронамм почти нет, а в сильных взаимодействиях мюоны не участввуют, поэтому почти не рассиваются и ядрами.
Подробнее про детекторы на Большом Адронном коллайдере можно почитать тут.
Про бозон Хиггса сомнений практически нет. Надёжность определения того, что это именно то, что искали, превышает 5 сигма, что в физике элементарных частиц давно считается достаточно надёжным критерием.
в избранное
ссылка
отблагодарить
Трифон Ли
[20K]
Да. Всё это сложно для понимания простому неспециалисту. А что специалисты предъявляют научному сообществу. Фото, пластины с треками, расчеты?
— 1 неделю назад
simpl
[65.4K]
Критика в деталях..
Для неспециалиста для объяснения "на пальцах" подойдёт..
Всё равно одно и тоже: ускоритель, который ускоряет частицы, они бьют по мишеням, где стоят датчики..
Остальное — несущественные детали..
Если кому интересно, то сам ознакомится об этом много где написано..
— 1 неделю назад
simpl
[65.4K]
А для специалистов после проведённого опыта предъявляют много разного и в том числе и изображения треков..
— 1 неделю назад
Грустный Роджер
[194K]
Нет, пластины с треками не предъявляют за отсутствием пластин. Возможно, это прозвучало недостаточно отчётливо, но современные детекторы не работают с пластинами. Это полная аналогия с фотокамерами, где вместо плёнки — полупроводниковая матрица. В детектора вместо пластики с толстым-толстым слоем шокола… тьфу…. слоем эмульсии — трёхмерный массив полупроводниковых детекторов. Трек воссоздаётся (!) по сигналам от этих детекторов.
— 1 неделю назад
il63
[116K]
"современные электронные микроскопы "продемонстрировать атом" не в состоянии". С помощью электронного микроскопа давно получили картинку, на которой видна кристаллическая решетка золота. Изображение и описание см. http://nplit.ru/books/item/f00/s00/z0000101/st086.shtml
— 1 неделю назад
Грустный Роджер
[194K]
Not Found 🙁
— 1 неделю назад
Грустный Роджер
[194K]
simpl, то, что лептоны (в частности, электроны) в принципе не участвуют в сильных взаимодействиях, — деталь вовсе не "несущественная".
И (не могу не сослаться на себя, любимого…) никто не отметил ключевого фактора: замедления собственного времени короткоживущих частиц. Что и позволяет получить от них трек хоть сколько-то заметной длины. А это тоже существенный момент (вполне понятный даже неспециалисту), и именно это автор вопроса и хотел для себя уяснить.
— 1 неделю назад
il63
[116K]
Если не загрузилось, то вот оттуда: "Первое достоверное изображение атомов, полученное на электронном просвечивающем микроскопе, — яркие точки атомов тория на темном фоне — было опубликовано в 1971 г. Хацуширо Хасимото и его коллегами из университета в Осаке (Япония). Разработав новые методы повышения контраста и фокусировки лучей, они повысили разрешающую способность просвечивающего электронного микроскопа с 2,5 до 0,5 А… Еще в 1966 г. Цутому Комода, инженер-исследователь фирмы "Хитачи", экспериментально установил, при каких ориентациях образца (золотой фольги) и просвечивающего пучка достигается наилучшее разрешение и сводятся к минимуму "хроматические" аберрации. Хасимото и его коллеги, работая десять лет спустя с пленками золота, нанесенными на кристаллы каменной соли, смогли повысить не только пространственное, но и временное разрешение… обеспечивая общее увеличение более чем в 26 млн раз".
— 1 неделю назад
simpl
[65.4K]
Грусный Роджер: дело даже не в "замедлении времени", а неопределённости состояния частицы..
Это с одной стороны, а с другой стороны на пальцах, без применения понятий СТО, таких как "замедление времени" можно понять, поскольку частицы в ускорителе имеют скорость, очень близкую к скорости света в вакууме, то даже очень короткоживущие частицы успевают сделать вполне заметный трек для исследования..
То, что лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях, это не особо важное уточнение..
Частица-снаряд передаёт огромную энергию мишени, именно достаточность запасённой энергии — главное условие в получении фундаментальных частиц..
Выбор адрона в качестве снаряда прежде всего обусловливается именно его массивностью, а вовсе не способностью к ядерным взаимодействиям, возможностью иметь большую запасённую энергию..
Тот же гипотетический бозон Хиггса — это частица, связанная с мссивностью тел, а это явление влияет и на адроны и на лептоны..
— 6 дней назад
Грустный Роджер
[194K]
simpl, качестве разминки попробуйте сосчитать длину трека для частицы, движущейся, да, со скоростью света, но время жизни которой порядка 10 в -22 секунды. Это чтоб понять, надо учитывать эффекты СТО или нет.
А на десерт познакомьтесь с таким понятием, как сечение захвата. Чтоб не писать всякой… м-м… ерунды. Одной лишь большой-пребольшой энергии недостаточно для взаимодействия. Нейтрино, к примеру, могут иметь до фига энергии — но из-за крайне малого сечения захвата с адронами практически не взаимодействуют.
— 6 дней назад
simpl
[65.4K]
Частица-снаряд передаёт огромную энергию мишени, именно достаточность запасённой энергии — главное условие в получении фундаментальных частиц..
Выбор адрона в качестве снаряда прежде всего обусловливается именно его массивностью, а вовсе не способностью к ядерным взаимодействиям, возможностью иметь большую запасённую энергию..Впрочем, Роджер по моим прикидкам без всяких богомерзких СТО треки частиц вполне нормальны для исследования..Как не странно, но и другие знают, что такое энергия захвата..Вы, Гр. Роджер уже написали ерунды..
— 5 дней назад
Грустный Роджер
[194K]
Нет. Вы, похоже, весьма поверхностно знакомы с физикой элементарных частиц.
"Огромная энергия" — вещь необходимая, но н_е_д_о_с_т_а_т_о_ч_н_а_я для эффективного обмена этой энергией с мишенью. Не меньшее (а порой и большее) значение имеет параметр, называемый сечением захвата. И нейтрино тому пример: его энергия может составлять многие и многие Гэв, но с веществом они не взаимодействуют как раз по причине малости сечения захвата.
Для всех лептонов (электроны, мюны, нейтрино) сечение захвата во взаимодействиях с адронами слишком невелико, чтоб энергия эффективно передавалась от снаряда к мишени.
— 5 дней назад
il63
[116K]
Это очевидно: пуля, попавшая в цель (пусть это будет мишень), наделает больше повреждений, чем 10-дюймовый артиллерийский снаряд, в мишень не попавший. Недаром сечение (в том числе и химических реакций) измеряется единицами площади.
— 5 дней назад
simpl
[65.4K]
Сечение захвата — тоже важная величина, как и энергия при столкновении..
Вы, Гр. Роджер просто утверждаете, что адроны применяются из-за того, что они участвуют в сильных взаимодействиях, это выдаёт большого специалиста:/..
В выделении же таких фундаментальных универсальных частиц как гипотетический бозон Хиггса это как раз не важно.. Я про "не важность" сечения захвата вовсе не писал..
— 5 дней назад
все комментарии (еще 9)
комментировать
2
simpl
[65.4K]
1 неделю назад
Если просто, то большинство частиц получают соудрением других частиц..
Т.е. разгоняют полем какую-то частицу и она ударяет по другой частице-мишени..
Обычно частица для разгона — лёгкая, типа электрона и заряженная, чтобы она могла управляться и разгоняться полем..
Грубо говоря элементарные частицы имеют мощную связь внутри вещества (составных частиц), причём что интересно чем меньше частица тем больше её энергия, так для тех же бозонов Хиггса энергия оценивается в сотни гигаэлетронвольт..
Итак, частицу разгоняют мощным полем (сначала это делали в линейных ускарителях, теперь — в круговых — синхроторнах, синхрофазотронах, в которых частицы летят по кругу в поле всё более ускоряясь) причём для получения всё больших частиц нужно всё большие скорости, для этого и делают всё более мощные ускорители с огромными туннелями..
В местах соударения ставятся камеры регистрации, например камера Вильсона, в ней находится пересыщенный пар, готовый к конденсации, но для её начала нужна какая-то частица, вот влетающая частица по траектории полёта вызывает конденсацию в виде капелек, при этом часто камеры помещают в магнитное поле, которое закручивает частицу и по трекам можно вычислить соотношение массы и заряда частицы..
Ну начинается всё с теории, в которой полагают что процессы должны происходить так или иначе, производят расчёты, устанавливают какие мощности нужны при соударении, какие частицы должны получиться, какая разница в массах и энергиях будет до и после реакции, вот эта разница и может быть той, что уносит с собой неуловимая частица, так было с частицой нейтрино..
А насчёт бозонов Хиггса, хоть и заявлено, что есть реакция о подтверждении существования этого бозона, есть много сомнений, что в результате столкновений получили тот самый предсказанный бозон, всё ещё впереди..
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить
1
Ира любительница длинных ответов
[8.7K]
1 неделю назад
Современные электронные микроскопы способны продемонстрировать атом. В принципе и частицы их волновую структуру. Техника не стоит на месте, скоро все теории об электронных частицах будут подтверждены с помощью электронного микроскопа. Пока его увеличение слишком мало всего в несколько миллионов раз, но я верю, что тот день настанет и при моей жизни.
А пока приходиться довольствоваться электронными ускорителями, для столкновения частиц и множества датчиков, чтобы вслепую разобраться.
комментировать
в избранное
ссылка
отблагодарить