String Theory: Wo Masse kommt von
Zusammen mit den Versuchen neue Teilchen zu finden, wie die von der Stringtheorie motiviert, die Unfähigkeit, eine Art von Teilchen namens ein Higgs-Boson, gehören zu den wichtigsten Gründen, warum Wissenschaftler benötigen erweiterte Teilchenbeschleuniger für mehr Hochenergie-Experimente zu beobachten.
Im Standardmodell der Teilchenphysik, bekommen Teilchen zu ihrer Masse durch etwas namens der Higgs-Mechanismus. Der Higgs-Mechanismus wird auf die Existenz einer Basis Higgs-Feld, die alle Raum durchdringt. Das Higgs-Feld erzeugt eine Art von Teilchen ein genannt Higgs-Boson. Für das Higgs-Feld ein Higgs-Boson nimmt eine Menge Energie zu erzeugen, und die Physiker bisher nicht in der Lage gewesen, eine zu erstellen.
Die schwache Kernkraft fällt sehr schnell über kurze Distanzen. Nach der Quantenfeldtheorie, bedeutet dies, dass die Teilchen, die die Kraft der Vermittlung - die W- und Z-Bosonen - eine Masse haben müssen (im Gegensatz zu den Gluonen und Photonen gegenüber, die masselos sind).
Das Problem ist, dass die Eichtheorien im vorhergehenden Abschnitt beschrieben werden, nur durch masselos Teilchen vermittelt. Wenn die Eichbosonen Masse haben, dann eine Eichtheorie nicht sinnvoll definiert werden können. Der Higgs-Mechanismus vermeidet dieses Problem durch ein neues Feld das Higgs-Feld mit dem Namen einzuführen.
Bei hohen Energien, wo die Eichtheorie definiert ist, sind die Eichbosonen masselos, und die Theorie funktioniert wie erwartet. Bei niedrigen Energien, löst das Feld gebrochene Symmetrien, dass die Partikel erlauben Masse zu haben.
Wenn das Higgs-Feld nicht vorhanden ist, würde es Teilchen als Higgs-Bosonen bekannt erstellen. Die Masse des Higgs-Boson ist nicht etwas, das die Theorie sagt uns, aber die meisten Physiker erwarten, dass es im Bereich von 150 GeV gefunden werden. Glücklicherweise ist dies im Bereich dessen, was wir experimentell suchen. das Higgs-Boson zu finden, würde die endgültige Bestätigung des Standardmodells der Teilchenphysik sein.
Der Higgs-Mechanismus, Higgs-Feld und Higgs-Boson, nachdem der schottische Physiker Peter Higgs benannt. Obwohl er nicht der erste, der diese Konzepte vorzuschlagen war, er ist derjenige, den sie nach genannt wurden, die nur eines dieser Dinge, die manchmal in der Physik geschieht.