هیگز،سرن و عالم هستی

1. هیگز،سرن و عالم هستی کاری از انجمن فیزیک دبیرستان مفید به مناسبت هفته پژوهش

2. هیگز و معمای چند صد ساله یک سوال مهم مطرح برای فیزیکدان ها این بود که چه چیزی جرم یک ذره بنیادین را در جهان تعیین می کند، به عبارتی چه چیزی سبب می شود که الکترون ها، کوارک ها و فوتون ها جرم های متفاوتی داشته باشند؟ در سال 1964 فیزیکدانی به نام پیتر هیگز از دانشگاه ادینبورگ اسکاتلند پس از مدتی دست و پنجه نرم کردن با معمای منشاء جرم جهان در نهایت توانست پاسخ عجیب این معما را بیابد. او به این نتیجه رسیده بود که خلا کیهانی، واقعا خلا نیست.  بلکه عملا با میدان نامرئی و اسرار آمیزی پر شده است. راه حل پیشنهادی هیگز برای کشف این میدان، جست و جوی کوانتوم این میدان یعنی ذره ای با ویژگی های مشخص بود، ذره ای که بعدها به افتخار خود او « ذره هیگز » نامیده شد.

4. هیگز، آنگلر و نوبل • با کشف ذره هیگزحدس ها درست از آب در آمدند و پیتر هیگز به همراه فرانسوا آنگلر مشترکا جایزه نوبل را به خانه بردند. • به نتیجه رسیدن عملیات جست و جوی ذره راز آمیز هیگز به واسطه پیچیدگی های بسیار زیادی که داشت نزدیک به 50 سال به طول انجامید. • جایزه نوبل امسال چه به لحاظ شگفت انگیز بودن نظریه مرتبط با آن و چه به لحاظ پیچیدگی های فوق العاده بالای آزمایشات تجربی مورد نیاز برای تایید صحت نظریه مزبور در تاریخ جوایز نوبل بی نظیر بود.

5. برندگان نوبل 2013 فیزیک

6. کجا و چگونه؟؟!؟!؟!؟

7. کجا و چگونه؟؟!؟!؟!؟ جرم بسیار زیاد، احتمال تولید بسیار پایین و طول عمر بسیار کوتاه، همه و همه تولید و آشکار سازی ذره هیگز را با دشواری های بسیاری روبرو کرده بود. سرانجام قوی ترین شتاب دهنده حال حاضر جهان یعنی « برخورد دهنده بزرگ هادرون ها » (LHC ) پس تلاش بی وقفه هزاران دانشمند و مهندس از سراسر جهان در آزمایشگاه بین المللی فیزیک ذرات بنیادی سرن توانست نشانه هایی مبنی بر وجود ذره هیگز را بیابد. آنها سرانجام در ماه جولای 2012 به این اطمینان رسیدند که ذره ای با ویژگی های شبیه به ذره هیگز با جرمی تقریبا 130 برابر جرم پروتون یافته اند.

9. Large Hadron Collider پروتونها در این تونل با سرعتی نزدیک به سرعت نور در حرکتند و در هر ثانیه 11000 بار مسیر این تونل را طی میکنند. LHC شتابدهنده است که در آن پروتونها به انرژی 7Tev میرسند. این ماشین که در صد متری زیر زمین واقع شده، دایره ای به محیط 27 کیلومتر است که بسته های پروتون را در هر دو جهت در خود میچرخاند و در نقاط خاصی که آشکارساز ها قرار دارند به هم برخورد میدهد.

11. LHC • خلاء تا مرتبه 10-13atm در مسیر حرکت پروتونها • 9600 مگنت برای جهت دادن و شکل دادن به بسته های پروتون • دوقطبی های مغناطیسی، در دمای 1.9 کلوین، میدانی به اندازه 8.3 تسلا تولید میکنند. • جریان لازم برای این میدان، 11700 آمپر میباشد. • هرکدام از این دوقطبی ها، 15 متر طول و 35 تن وزن دارند. • برای رسیدن به این جریان، از ابر رساناها و برای رسیدن به این دما از هلیم مایع، که یک ابر شاره است، استفاده میشود.

12. آشکار ساز ها • در چهار نقطه از مسیر LHC، چهار آشکار ساز نصب شده است: • ATLAS • CMS • LHCb • ALICE • برخورد در محل این آشکارساز ها رخ میدهد و محصولات برخورد توسط این آشکارسازها اندازه گیری میشوند. • مطالعه این داده ها، پاسخ پرسشهای فیزیکی را میدهند.

13. حجم داده ها در هر سال در حدود 15000000GB داده توسط این چهار آشکار ساز جمع آوری میگردد

14. LHC قرار است به چه سؤالاتی پاسخ دهد؟ ذره هیگز، عامل جرم دار بودن ذرات نظریه ابرتقارن، راهنمایی برای کشف گرانش ماده و انرژی تاریک، باز هم ابرتقارن عدم تقارن ذره و پاد ذره

15. کمی در حاشیه!!! ذره هیگز و میدان های آن به نحوه جرم دار شدن ذرات در مدل استاندارد می پردازد و در واقع قدم بزرگی است برای تکمیل مدل استاندارد فیزیک. در ادامه به برخی ویژگی های این مدل می پردازیم: -مدل استاندارد چیست؟ -ذرات در این مدل

16. مدل استاندارد ذرات مجموعه ای از تئوریها که تمام دانش ما را نسبت به دنیای ذرات بنیادی در بر دارد، مدل استاندارد ذرات خوانده میشود. بر طبق این مدل، که اکثر پیش بینی هایش به تایید تجربه نیز رسیده، تمام ذرات از لپتونها و کوارکها تشکلی شده اند. همچنین، حامل هر نیرو نیز در این نظریه یک ذره بنیادی میباشد. اگرچه بسیاری از پیش بینیهای این نظریه تا به حال درست کار کرده اند، ولی بعضی از آنها هنوز به اثبات نرسیده اند. در ضمن، برخی از مشاهدات اخیر توسط این نظریه قابل توصیف نیستند.

17. لپتون ها

18. کوارک ها

19. فوتون گراویتون بوزون ها ................ ذرهw مزون پی الکترون نوترون فرمیون ها................ پروتون نوترینو کوارک یک دسته بندی دیگر!!!

20. THANK YOU!! انجمن فیزیک دبیرستان مفید