Translate

wtorek, 23 października 2012

Bozon Higgsa.........

 Aby zrozumieć czym jest Bozon Higgsa musimy wrócić do podstaw i przypomnieć sobie kilka informacji w tym kilka definicji.


Oskarżony:

 Bozon Higgsa (higgson)[2] –"(..) cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez Model Standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, pracujące przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie[3]. Wyniki ogłoszone 4 lipca[4] zostały potwierdzone przez niezależne rezultaty ostatnich eksperymentów opublikowane w oficjalnej nocie kierownictwa eksperymentu ATLAS z dnia 31 lipca 2012. Masa odkrytej cząstki, jak i wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu wskazują, że z bardzo dużym prawdopodobieństwem jest to długo poszukiwany bozon Higgsa(...)".
"(...)
Istnienie tej cząstki jest uzasadniane teoretycznie mechanizmem Higgsa polegającym na sprzężeniu pól kwantowych materii (pola fermionowe, jak pole elektronowe, pola kwarkowe, pola bozonowe jak pola W i Z itp.) z dodatkowym skalarnym polem kwantowym, zwanym polem Higgsa, w wyniku którego poprzez spontaniczne złamanie symetrii bezmasowe cząstki Modelu Standardowego nabierają masy[5].
Innymi słowy, zgodnie z Modelem Standardowym, cząstki występujące w przyrodzie – kwarki i leptony – posiadają masę dzięki oddziaływaniu z polem Higgsa. Można by powiedzieć, że jest to rodzajem "oporów ruchu", którego nośnikami są bozony Higgsa[6], ale ta analogia nie jest odpowiednia, gdyż na poziomie elementarnym wszystkie siły są zachowawcze.
Należy wyjaśnić, że źródłem masy nukleonów, takich jak proton czy neutron nie jest mechanizm Higgsa. Ich masa pochodzi od energii wzajemnych oddziaływań kwarków, z których zbudowane są nukleony.
AIP-Sakurai-best.JPG  Higgs, Peter (1929) cropped.jpg
Kolejno od lewej: Kibble, Guralnik, Hagen, Englert i Brout. Po prawej Peter Higgs
Koncepcja mechanizmu Higgsa pochodzi od trzech prac teoretycznych opublikowanych w 1964 r. w czasopiśmie '"Physical Review Letters" (w krótkich odstępach czasowych). Ich autorami byli:
Poza tym te wszystkie prace były rozwinięciem idei, którą wcześniej zaproponował amerykański fizyk Philip Warren Anderson[10].
Po ogłoszeniu rezultatów testów doświadczalnych przeprowadzonych w CERN-ie wszyscy autorzy koncepcji mechanizmu Higgsa są prawdopodobnymi kandydatami do nagrody Nobla w roku 2012, lecz, zgodnie ze statutem nagrody, może ona być przyznana za jedno osiągnięcie nie więcej niż trzem osobom(...).

Dowody:
1-"(...)
Ogólna teoria względności (OTW) – popularna nazwa teorii grawitacji formułowanej przez Alberta Einsteina w latach 1907–1915, a opublikowanej w roku 1916.
Zgodnie z ogólną teorią względności, siła grawitacji wynika z lokalnej geometrii czasoprzestrzeni. Aparat matematyczny tej teorii został opracowany w pracach takich matematyków jak János Bolyai i Carl Friedrich Gauss. Ogólnie geometria nieeuklidesowa została rozwinięta przez ucznia Gaussa, Georga Bernharda Riemanna, ale nieeuklidesowa geometria czasoprzestrzeni stała się znana szerzej dopiero po tym, jak w opracowaną przez Einsteina szczególną teorię względności Hermann Minkowski wprowadził Czasoprzestrzeń Minkowskiego.
Teoria Einsteina zawiera nietrywialne treści fizyczne dotyczące koncepcji czasu, przestrzeni, geometrii czasoprzestrzeni, związków masy "bezwładnej" i "grawitacyjnej" (bezwładna to ta występująca w zasadach dynamiki Newtona, a grawitacyjna – w prawie powszechnego ciążenia) oraz spostrzeżenia dotyczące równoważności grawitacji i sił bezwładności. Jest ona uogólnieniem szczególnej teorii względności obowiązującej dla inercjalnych układów odniesienia na dowolne, także nieinercjalne układy odniesienia. Korzysta ona z metod rachunku tensorowego, geometrii nieeuklidesowej, teorii przestrzeni Riemanna itp
G_{\mu \nu} + \Lambda g_{\mu\nu} = {8\pi G\over c^4} T_{\mu \nu}\,

"(...)
E=mc2
Zgodnie z teorią względności masa jest formą energii. Podczas wybuchów bomb atomowych maleńki ułamek masy jąder atomowych dostarcza ogromnej niszczycielskiej mocy.

Jest zaskakującym paradoksem, że pochodzenie najsłynniejszej fizycznej formuły E=mc2, w której E jest energią, m - masą, a c - prędkością światła, jest mocno niepewne. Jej pierwsze wyprowadzenie było w istocie logicznie niepoprawne, a przynajmniej niepełne. W swojej drugiej z kolej pracy dotyczącej teorii względności, a pochodzącej z września 1905 roku, Albert Einstein rozważał inercję ciała, gdy to traci energię, emitując światło. Inercja określana jest właśnie przez masę ciała. Rozumowanie, które doprowadziło Einsteina do ustalenia relacji między energią a masą, zawiera logiczny błąd. Wielki fizyk przewidział zapewne postać formuły, więc nie troszczył się o szczegóły wyprowadzenia. Wcale nierzadko się zdarza w naukowej twórczości, że dedukcyjny wywód służy jedynie uzasadnieniu nowatorskiej idei. Jej pochodzenie należy wtedy przypisać genialnej intuicji uczonego.

Żeby wyjaśnić zasadę równoważności masy i energii powinniśmy skierować swoją uwagę na dwie zasady zachowania energii i pędu.


Rozpatrzmy, dla przykładu wahadło, które waha się między punktami A i B. W punktach tych masa m położona jest o wielkości h wyżej od najniższego punktu trajektorii C (rys. 1). Z drugiej strony, w punkcie C różnica wysokości zanika, ale za to masa nabiera prędkości v. Wygląda na to, że różnica wysokości może całkowicie zamieniać się w prędkości i odwrotnie.

Dokładna zależność powinna mieć postać: mgh = (mv2)/2 - gdzie g - przyśpieszenie siły przyciągania ziemskiego. Interesujące, że ta zależność nie zależy od długości wahadła, ani od drogi, po której porusza się masa.

Znaczenie tego faktu polega na tym, że w procesie drgań coś jest zachowywane i tym czymś jest energia. W punktach A i B jest to energia położenia, albo energia potencjalna; w punkcie C jest to energia ruchu, czyli energia kinetyczna. Jeśli taki pogląd jest słuszny, to suma: mgh + (mv2)/2 powinna mieć taką samą wartość przy dowolnym położeniu wahadła - jeżeli pod h rozumieć wysokość masy m nad C, a pod v - prędkość ruchu wahadła w tym punkcie toru suma ta rzeczywiście jest zachowywana. Uogólnienie tej zasady prowadzi nas do prawa zachowania energii mechanicznej. Ale co się dzieje, jeśli tarcie hamuje wahadło?

Odpowiedź na to otrzymamy badając procesy cieplne. Analiza tych zjawisk, oparta na założeniu, że ciepło jest niezniszczalną substancją, przepływającą od cieplejszego ciała do chłodniejszego, doprowadza nas, zdawałoby się, od prawa zachowania ciepła. Z drugiej strony, od niepamiętnych czasów było wiadomo, że ciepło może powstawać wskutek tarcia, jak na przykład przy zdobywaniu ognia przez pocieranie pałeczek u Indian. Fizycy długo nie mogli wyjaśnić tego sposobu „wytwarzania” ognia. Ich trudności zostały przezwyciężone dopiero wtedy, kiedy ustalono, że do otrzymania dowolnej ilości ciepła trzeba stracić dokładnie proporcjonalną ilość energii mechanicznej. W ten sposób dochodzimy do zasady równoważności pracy i ciepła. W naszym wahadle, na przykład, energia mechaniczna dzięki tarciu stopniowo zamienia się w ciepło. W ten sposób zasady zachowania energii mechanicznej i cieplnej połączyły się w jedną zasadę. To przywiodło fizyków do myśli o możliwości dalszego rozszerzenia zasady zachowania energii - w zastosowaniu do chemicznych i elektromagnetycznych procesów i w ogólności do wszystkich procesów. Okazało się, że w naszym układzie fizycznym właśnie pełna suma energii pozostaje stała niezależnie od charakteru możliwych zmian.

Teraz o zasadzie zachowania masy. Masę określa się jako przeciwdziałanie ciała przyśpieszeniu (masa inercjalna). Mierzy się ja także ciężarem ciała (masa grawitacyjna). Ta okoliczność, że dwa tak bardzo różne określenia wiodą do jednego i tego samego znaczenia masy ciała, samo w sobie jest zdumiewające. Zgodnie z zasadą zachowania (a mianowicie, masa pozostaje niezmienna przy dowolnych fizycznych czy chemicznych zmianach) masa jest istotną (w sensie swojej niezmienności) charakterystyką materii. Nagrzewanie, topnienie, parowanie, tworzenie nowych związków chemicznych nie powinny zmieniać całkowitej masy.
Fizycy uznawali tę zasadę za słuszną jeszcze kilkadziesiąt lat temu. Jednak okazała się ona nieuzasadniona w obliczu szczególnej teorii względności. Dlatego połączyła się z zasadą zachowania energii podobnie jak około 60 lat wcześniej zasada zachowania energii mechanicznej połączyła się z zasadą zachowania ciepła. Moglibyśmy powiedzieć, że zasada zachowania energii pochłonąwszy wcześniej zasadę zachowania ciepła, włączyła w siebie teraz także zasadę zachowania masy i rządzi nimi „jednoosobowo”.

Równoważność masy i energii przyjęto wyrażać (choć to nie całkiem ścisłe) równaniem: E = mc2, gdzie c - prędkość światła wynosząca około 300 000km/s, E - energia, zawarta w spoczywającym ciele, m - jego masa. Energia, odpowiadająca masie m równa jest masie pomnożonej przez kwadrat potwornie wielkiej prędkości światła; oznacza to, że na jednostkę masy przypada ogromna ilość energii.
Ale jeśli każdy gram substancji zawiera aż tak wielką ilość energii, to dlaczego ta okoliczność tak długo pozostawała niezauważona? Odpowiedź jest wystarczająco prosta: do tej pory póki energia nie „wychodzi” na zewnątrz, pozostaje ona niezauważalna. Sprawa ma się tak jak z bajecznie bogatym człowiekiem, który nigdy nie traci ani centa; nikt nie może powiedzieć, jak bardzo jest on bogaty.
Możemy teraz rozwiązać tę zależność w zależności od m i stwierdzić, że zwiększenie energii ciała o wielkość E powinno iść w parze ze zwiększeniem masy o wielkość E/c2.

Łatwo mogę nadać jakiemuś ciału energię, nagrzewając je, na przykład o dziesięć stopni. Więc dlaczego nigdy nie udało się zauważyć zwiększenia masy lub zwiększenia ciężaru związanego z tą zmianą? Rzecz w tym, że w przyroście masy ogromny mnożnik c2 wchodzi w mianownik ułamka. Przyrost masy jest zbyt mały, aby go można było zmierzyć bezpośrednio nawet najbardziej czułymi wagami.
Żeby przyrost masy był możliwy do zmierzenia, zmiana energii przypadającej na jednostkę masy musiałaby być nieprawdopodobnie duża. Znane jest nam tylko jedno zjawisko, w którym wyswobadza się takiego rzędu ilość energii w przeliczeniu na jednostkę masy, jest to rozpad promieniotwórczy. Schematyczny proces przebiega w następujący sposób: atom o masie M rozszczepia się na dwa atomy o masach M' i M'', które rozbiegają się z wielką energią kinetyczną. Jeśli zatrzymamy te atomy, to znaczy odbierzemy im energię ruchu, to będą one w sumie posiadały znacznie mniejszą energię niż wyjściowy atom. Zgodnie z zasadą równoważności sumaryczna masa M' + M'' produktów rozpadu powinna być kilka razy mniejsza niż początkowa masa M rozpadającego się atomu, co przeczy starej zasadzie zachowania masy. Względna różnica tych mas stanowi na przykład dziesiątą część procentu.
Obecnie nie możemy realnie mierzyć ciężaru oddzielnego atomu. Jednak istnieją pośrednie metody pozwalające dokładnie mierzyć ciężary atomów. Możemy także określić energię kinetyczne nadawane produktom rozpadu M' i M''. W ten sposób okazało się możliwym sprawdzenie i potwierdzenie stosunku równoważności. Oprócz tego zasada ta pozwala nam obliczyć zawczasu według wiadomych z dużą dokładnością ciężarów atomowych, jaka ilość energii powinna wydzielić się przy dowolnym, interesującym nas rozpadzie atomowym.
Oczywiście ta zasada nic nie mówi o tym, kiedy (lub w jaki sposób zajdzie rozpad.
Zachodzące zdarzenia można zilustrować naszym przykładem z bogaczem. Atom M - to bogaty skąpiec, który za życia nie rozstaje się z pieniędzmi (z energią). Ale w testamencie zapisuje on swoją własność synom M' i M'' pod warunkiem, że przeznaczą oni dla społeczeństwa jakąś małą część, mniejszą od tysięcznej całego majątku (energii lub masy). Synowie posiadają razem nieco mniejszy majątek niż posiadał ojciec (sumaryczna masa M' + M'' mniejsza od masy M radioaktywnego atomu). Ale część, oddana społeczeństwu, chociaż względnie mała, jest na tyle duża (jeśli rozpatrzyć ją jako energię kinetyczną), że niesie za sobą wielką groźbę zła. Odwrócenie tej groźby stało się palącym problemem współczesności.(...)-dane:http://www.sciaga.pl/tekst/36350-37-e_mc2


2-"(...)
Światło – pojęcie to ma inne znaczenie potoczne i w nauce.
Potocznie nazywa się tak widzialną część promieniowania elektromagnetycznego, czyli promieniowanie widzialne odbierane przez siatkówkę oka ludzkiego np. w określeniu światłocień. Precyzyjne ustalenie zakresu długości fal elektromagnetycznych nie jest tutaj możliwe, gdyż wzrok każdego człowieka charakteryzuje się nieco inną wrażliwością, stąd za wartości graniczne przyjmuje się maksymalnie 380-780 nm, choć często podaje się mniejsze zakresy (szczególnie od strony fal najdłuższych) aż do zakresu 400-700 nm.
W nauce pojęcie światła jest jednak szersze (używa się pojęcia promieniowanie optyczne), gdyż nie tylko światło widzialne, ale i sąsiednie zakresy, czyli ultrafiolet i podczerwień można obserwować i mierzyć korzystając z podobnego zestawu przyrządów, a wyniki tych badań można opracowywać korzystając z tych samych praw fizyki.
Przykłady wskazujące, że światłem należy nazywać szerszy zakres promieniowania, niż tylko światło widzialne:
  • wiele substancji barwiących płowieje nie tylko od kontaktu ze światłem widzialnym, ale i bliskim ultrafioletem pochodzącym ze Słońca;
  • rozszczepiając, za pomocą pryzmatu, światło emitowane przez rozgrzane ciała, można zaobserwować wzrost temperatury przesuwając termometr wzdłuż uzyskanych barw widmowych, wzrost ten jest mierzalny także dalej, w niewidocznej części widma, która jest również załamywana przez ten pryzmat;
  • wiele zwierząt ma zakresy widzenia światła wykraczające poza zakres widzenia ludzkiego oka.
Tak więc można mówić o "świetle widzialnym" i "świetle niewidzialnym".
W naukach ścisłych używa się określenia promieniowanie optyczne tj. promieniowania podlegającego prawom optyki geometrycznej oraz falowej. Przyjmuje się, że promieniowanie optyczne obejmuje zakres fal elektromagnetycznych o długości od 10 nm do 1 mm, podzielony na trzy zakresy – podczerwień, światło widzialne oraz ultrafiolet.
Nauka zajmująca się badaniem światła to optyka. Współczesna optyka, zgodnie z dualizmem korpuskularno-falowym, postrzega światło jednocześnie jako falę elektromagnetyczną oraz jako strumień cząstek nazywanych fotonami.
Światło porusza się w próżni zawsze z taką samą prędkością zwaną prędkością światła. Jej wartość oznaczana jako c jest jedną z podstawowych stałych fizycznych i wynosi 299 792 458 m/s. Prędkość światła w innych ośrodkach jest mniejsza i zależy od współczynnika załamania danego ośrodka.(...)










http://chleb-boski.blogspot.ie/2010/04/swiato-swiec-swiato-prowadz-mnie.html


To taki mały wstęp a raczej przypomnienie pewnych spraw.Aby zrozumieć czym tak naprawdę jest Bozon Higgsa trzeba na początku zapomnieć czego uczono nas w szkole na temat czasu,przestrzeni,czasoprzestrzeni itp itd. Są to trochę zbędne informacje. Trzeba otworzyć swój umysł na ewentualności które czasami odbiegają od ogólnie obowiązującym zasadą. Najpierw trzeba sobie wyobrazić że czas jaki my używamy w naszym toku rozumowania nie obejmuje zjawisk na innych planetach,galaktykach,wszechświatach czy też wymiarach. Trzeba sobie wyobrazić również ze:przeszłość,teraźniejszość,przyszłość odbywają się w tej samej chwili,momencie.To co nas otacza znajduje się w takim małym punkcie.Jest początkiem końca,końcem początku,nie ma końca i nie ma początku.W tym momencie nasuwa się pytanie.Jak to możliwe?,przecież jestem tu i teraz.Nic mylnego.Już dawno matematyka czy tez fizyka udowodniła że tak naprawdę nas tu nie ma,nie narodziliśmy się,nigdzie nie idziemy itp itd,a jednak jestem żyję,uczę się.Więc zróbmy sobie mały eksperyment dla zobrazowania tego twierdzenia.Weźmy kawałek kartki powiedzmy 1cm na 1 cm,składajmy go cały czas na pół,wciąż i wciąż.I w pewnym momencie dojdziesz do wniosku że już dalej nie możesz złożyć tego kawałka papieru na pół.Jest to mylne rozumowanie,gdyż taką operację na tym kawałku papieru możesz przeprowadzać w nieskończoność i nigdy byś nie skończył.Dlaczego tak się dzieje?W tym momencie musisz sobie założyć iż wszystko co nas otacza,dosłownie wszystko to jedynie energia i nic po za tym.Jak to możliwe?,przecież widzę znajomych,zwierzęta,rośliny gwiazdy.W tym momencie zatrzymaj się i zrelaksuj się,wyobraź sobie że jesteś nad rzeka.Spójrz na nią.Ta rzeka jest jak światło,płynie i płynie cały czas i nigdy się nie kończy.Teraz wyobraź sobie że na tej rzece jest bryłka lodu,ta bryłka lodu to jest materia czyli:atomy,cząsteczki itp teraz zamknij oczy i poczuj bryzę która jest niczym innym jak energią.W ten sposób poznałeś trzy stany skupienia wody a jednocześnie poznałeś czym jest materia,światło i energia.Są tym samym tylko w innych stanach skupienia.Przypomnijmy sobie słynny wzór E=M*C*C. W czym nam może pomóc ten wzór?Jeżeli założyliśmy że energia,masa światło to wszystko to samo to ten wzór pomoże nam pójść dalej.Przekształćmy ten wzór. M=E/C*C. Co dalej z tym zrobić? Idźmy dalej.Za E podstawmy C gdyż jest to samo.Czyli M=C/C*C czyli M=1/C. Idźmy dalej. Pomnóżmy obydwie strony przez M,co nam daje 1=1/C*M.Idźmy dalej.Jeżeli masa,energia,światło to to samo to za M podstawmy C.Otrzymamy wzór 1=1/C*C.Wyliczeń co nie miara ale do czego to wszystko doprowadziło nas?Dzięki temu wzorowi otrzymaliśmy moment w którym materia powstaje ze światła,Jest to punkt zerowy dla światła by zaczął przechodzić w materię.Napisałem że to jest moment tzw punkt zerowy który jak widzicie do końca nigdy nie stanie się materią.To trochę zawikłane no ale napisałem to w miarę w najprostszy sposób.Powróćmy do poprzedniego wzoru czyli 1=1/C*M. Jak należy interpretować ten wzór?Jeżeli za M podstawimy materie np atom który np waży 1gram dowiemy się że ten atom nigdy do końca nie zmaterializował się ze światła,energii.Jest to po prostu nie możliwe.Gdy by tak się stało, atom ten nigdy by nie uległ zniszczeniu.Wzór ten można porównać do składanego kawałku papieru.Jeżeli w wzorze 1=C*M za C podstawię E to wynik będzie ten sam tylko zapis będzie inny czyli 1=1/E*M niczym z pary wodnej powstaje lód.Ok.Idźmy dalej.Te wzory są niczym innym jak punktami zerowymi przechodzenia z jednego stany skupienia w drugi i nie jest możliwe ich przekroczenia.Dla przykładu jeżeli 1=1/C*M i za M podstawimy obojętnie jaka masę jeden gram,kg, to i tak nie przekroczymy tej granicy.To oznaczą tyle że jest to maksymalny moment w którym masa może się poruszać aby nie przeszła w następny stan skupienia np w światło.Ale co to ma wspólnego z Bozonem Higgsa?Idźmy dalej.Zbudujmy sobie mały układ np z 2 atomów.Pierwszy atom np o wadze 2gram i drugi o wadze 3gram.Weźmy ponownie wzór 1=1/C*M.Teraz weźmy wagę pierwszego atomy i podstawmy go za M czyli 2gramy wyniku czego otrzymamy 1=1/C*2 i wynik nazwijmy X,teraz weźmy drugi atom o wadze 3gram i podstawmy go 1=1/C*3 i otrzymamy wynik który nazwijmy Y,teraz dodajmy XiY.Suma tych 2 atomów punktów zerowych da nam moment powstania układu zbudowanego z 2 atomów czyli XY. Ów ale pisania hahahah.Idźmy dalej.Najlepiej i najprościej można sobie to wszystko zobrazować na poniższym przykładzie obrazka.
Powyższy obrazek przedstawia kawałek akrylu w kształcie sześcianu w "wygrawerowanym" w  3D  obrazkiem przedstawiającym prawdopodobnie jakiś kwiat.Patrząc na ten obrazek przypomnij sobie co napisałem.Wszystko jest energią.Teraz wyobraź sobie że cały wszechświat to właśnie taki kawałek akrylu.Teraz wyobraź sobie że jak laser o pewnej ogniskowej czyli w naszym przypadku punkt zerowy kiedy to światło,energia  wypala zamiast tego kwiatka wypala atom po atomie naszą ziemię,mnie,kwiat z prędkością światła.Do tego musisz wyobrazić sobie że że ten obraz ciągle ulega zmianie i takie wypalanie odbywa się ciągle cały czas.Czyli w naszym przypadku zamiana energii w materie.Nic nie jest stateczne,każdy ruch,wszystko na nowo jest wypalane,Z prędkością nie przekraczającą 1=1/C*M,wszystko dzieje się płynnie niczym puszczony film z projektora.Tak mniej więcej można rozumieć zasadę działania Bozonu Higgsa.Ów,ciężko było ale jakoś dałem radę to mniej więcej zobrazować,przepraszam że trochę to tak zawile ale to najprostszy możliwy sposób przedstawienie tej zasady przeze mnie.Czyli reasumując jako tako tzw cząstki nie ma i nie istnieje,gdyż jest to nie możliwe.Energia,światło jest nieskończone i z samej definicji nieskończoności nigdy się nie kończy,czyli będą coraz mniejsze i mniejsze,w pewnym momencie materia zamieni się energie a energia w materie.

Następnym tematem będzie:czym jest czas i jak go należy rozumieć,czym jest czasoprzestrzeń,w jaki sposób z Ziemi polecieć na Marsa w jedną chwilę.