Чертова частица

Ровно пять лет назад, 4 июля 2012 года, в главной аудитории CERN две крупнейшие коллаборации Большого адронного коллайдера сообщили об открытии бозона Хиггса. Это последняя частица, предсказанная в Стандартной модели — поиски неуловимой частицы продлились почти полвека. Как только бозон ни называли, дело доходило даже до «божественной частицы», по одноименной книге физика Леона Ледермана. Как признался автор, сначала он хотел назвать книгу «Goddamn particle» («Чертова (проклятая) частица»), но такое название не пропустил издатель. Хотя с момента открытия прошло уже порядочно времени, физики, по сути, только начали исследовать свойства бозона Хиггса. В честь годовщины мы предлагаем вам небольшой тест об этой примечательной частице.

1. Зачем вообще пришлось вводить бозон Хиггса в Стандартную модель?

1. [] С ним связано наличие массы у элементарных частиц
2. [] Он объясняет отличия между материей и антиматерией

Правильно!

Благодаря механизму Хиггса у элементарных частиц появляется масса. За это ответственно поле Хиггса. Простое объяснение такое: вне поля Хиггса частица может двигаться свободно. Попав в поле Хиггса, она словно вязнет в нем, причем поле не мешает ей двигаться равномерно, но сопротивляется попыткам частицы ускориться, создавая инерцию. Сам же бозон Хиггса — колебание в этом поле.

Неправильно!

Благодаря механизму Хиггса у элементарных частиц появляется масса. За это ответственно поле Хиггса. Простое объяснение такое: вне поля Хиггса частица может двигаться свободно. Попав в поле Хиггса, она словно вязнет в нем, причем поле не мешает ей двигаться равномерно, но сопротивляется попыткам частицы ускориться, создавая инерцию. Сам же бозон Хиггса — колебание в этом поле.

2. Через год после открытия бозона Хиггса Нобелевскую премию получили Питер Хиггс и Франсуа Энглер. За что?

1. [] За предсказание массы бозона Хиггса
2. [] За открытие механизма Браута-Энглера-Хиггса
3. [] За создание Большого адронного коллайдера
4. [] За прорывные исследования в области молекулярных колебаний

Правильно!

Официальная формулировка премии звучит так: «За теоретическое обнаружение механизма, который помогает нам понять происхождение массы субатомных частиц, подтверждённого в последнее время обнаружением предсказанной элементарной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН». Речь идет, конечно, о механизме Хиггса, он же механизм Браута-Энглера-Хиггса. Теория не предсказывала массу бозона поля Хиггса — именно для этого требовался БАК. Последний вариант ответа связан с диссертацией Питера Хиггса: «Некоторые проблемы в теории колебаний молекул».

Неправильно!

Официальная формулировка премии звучит так: «За теоретическое обнаружение механизма, который помогает нам понять происхождение массы субатомных частиц, подтверждённого в последнее время обнаружением предсказанной элементарной частицы в экспериментах ATLAS и CMS на Большом адронном коллайдере в ЦЕРН». Речь идет, конечно, о механизме Хиггса, он же механизм Браута-Энглера-Хиггса. Теория не предсказывала массу бозона поля Хиггса — именно для этого требовался БАК. Последний вариант ответа связан с диссертацией Питера Хиггса: «Некоторые проблемы в теории колебаний молекул».

3. Какая часть массы атома водорода возникает благодаря механизму Хиггса?

1. [] Вся масса
2. [] Примерно половина
3. [] Около сотой доли
4. [] Никакая

Правильно!

Механизм Хиггса отвечает лишь за массу элементарных частиц: кварков, лептонов, W- и Z-бозонов. Атом водорода состоит из протона и электрона (лептон, весом в тысячу раз меньше протона). Протон состоит из трех кварков и глюонного поля, удерживающего их вместе. Суммарная масса кварков — около 10 мегаэлектронвольт, одна сотая массы протона. Таким образом поле Хиггса обеспечивает лишь чуть больше одной сотой массы водорода, остальная масса происходит из энергии поля сильного взаимодействия, удерживающего кварки.

Неправильно!

Механизм Хиггса отвечает лишь за массу элементарных частиц: кварков, лептонов, W- и Z-бозонов. Атом водорода состоит из протона и электрона (лептон, весом в тысячу раз меньше протона). Протон состоит из трех кварков и глюонного поля, удерживающего их вместе. Суммарная масса кварков — около 10 мегаэлектронвольт, одна сотая массы протона. Таким образом поле Хиггса обеспечивает лишь чуть больше одной сотой массы водорода, остальная масса происходит из энергии поля сильного взаимодействия, удерживающего кварки.

4. Как долго «живет» бозон Хиггса?

1. [] Как и протон, скорее всего вечно
2. [] 14 миллиардов лет
3. [] Около секунды
4. [] Меньше секстиллионной доли секунды

Правильно!

Как и большинство элементарных частиц, бозон Хиггса живет совсем недолго — это кратковременное возбуждение в поле Хиггса. Его время жизни не превышает одной секстиллионной доли секунды, потом он распадается на W- и Z-бозоны, адроны или фотоны. А поле Хиггса существует постоянно и повсеместно.

Неправильно!

Как и большинство элементарных частиц, бозон Хиггса живет совсем недолго — это кратковременное возбуждение в поле Хиггса. Его время жизни не превышает одной секстиллионной доли секунды, потом он распадается на W- и Z-бозоны, адроны или фотоны. А поле Хиггса существует постоянно и повсеместно.

5. Поле Хиггса обеспечивает массами все элементарные частицы, в том числе и сам бозон Хиггса. Есть ли элементарные частицы, тяжелее бозона Хиггса?

1. [] Да
2. [] Нет

Правильно!

Топ-кварк, самый тяжелый из кварков, тяжелее бозона Хиггса. Остальные частицы Стандартной модели не дотягивают до массы бозона — 125 гигаэлектронвольт.

Неправильно!

Топ-кварк, самый тяжелый из кварков, тяжелее бозона Хиггса. Остальные частицы Стандартной модели не дотягивают до массы бозона — 125 гигаэлектронвольт.

6. Напоследок шуточный вопрос. К чему, по словам головы робота 790 (героя сериала «Лексс»), обычно приводят попытки измерить массу бозона Хиггса на планетах 13-го типа?

1. [] К рождению новой Вселенной
2. [] К коллапсу планеты до размеров горошины
3. [] К появлению сверхмассивной черной дыры
4. [] К коллапсу вакуума

Правильно!

790 о Земле: «Это планета 13-го типа. Такие уничтожают сами себя, путем внутреннего военного конфликта, экологической катастрофы, но чаще всего — когда их ученые пытаются определить массу бозона Хиггса».

Неправильно!

790 о Земле: «Это планета 13-го типа. Такие уничтожают сами себя, путем внутреннего военного конфликта, экологической катастрофы, но чаще всего — когда их ученые пытаются определить массу бозона Хиггса».

Поздравляем, ваш результат: из

Питер Хиггс

Никто не знает о бозоне Хиггса лучше вас, вы же его описали. И всякими черными дырами в коллайдере вас не запугать.

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Топ-кварк

Вы — самая тяжелая элементарная частица, а значит сильнее всего взаимодействуете с полем Хиггса. Не удивительно, что вы так много о нем знаете.

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Прелестный кварк

Вы в 30 раз легче бозона Хиггса, но все равно хорошо с ним знакомы.

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Очарованный кварк

Вы очарованы физикой элементарных частиц, и вас не запугать никакими черными дырами в коллайдере!

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Странный кварк

Странные вопросы о механизме Хиггса — не ваше. В сильном взаимодействии вы наверняка разбираетесь лучше!

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Нижний кварк

Вы знаете о бозоне Хиггса не так много. Зато нижний кварк — один из двух самых распространенных кварков.

Поделиться результатами

Поздравляем, ваш результат: из

Верхний кварк

Вы — самый легкий кварк, поэтому слабо взаимодействуете с полем Хиггса. Зато вы есть буквально в каждом атоме во Вселенной!

Поделиться результатами