Cum arată câmpul Higgs?

Rezumarea primului mesaj :

La propunerea lui CAdi, acest topic a fost desprins din topicul „De ce au corpurile inerție ?”.

CAdi a scris:(Din aceasta cauza spuneam ca acel camp Higgs ar putea fi un vortex )

Câmpul Higgs este un câmp scalar.

Parerea mea e ca masa de repaos este data tocmai de spinul ne nul si deci nu poate exista ceva cu spin 0.

De ce sa nu poata sa existe? Exista o gramada de bosoni scalari in Natura, atata doar ca sunt particule compuse si nu elementare. Ia banala particula alfa de exemplu, adica nucleul de heliu cu numarul de masa 4. Desi e alcatuita din 4 nucleoni cu spin 1/2 fiecare, structura colectiva rezultanta e a unui boson cu spin 0.

Studiile teoretice actuale indica faptul ca la densitati mici, materia nucleara condenseaza in particule alfa, si ar exista indicii experimentale ca unelee nuclee usoare au o astfel de structura, de cateva particule alfa tinute la un loc de interactia nucleara.

In ceea ce priveste originea masei, comitetul Nobel a decis ca ea are originea in ruperea spontana de simetrie a modelului standard datorita campului scalar Higgs.  

Acuma ce mai poti sa zici, ramane de vazut. Ar fi de rasul curcilor sa se fi pacalit.

In ceea ce priveste originea masei, comitetul Nobel a decis ca ea are originea in ruperea spontana de simetrie a modelului standard datorita campului scalar Higgs

Masa este o proprietate a particulelor, asa cum este si spinul sau sarcina electrica, momentul magnetic, si celelalte sarcini (leptonica, barionica, etc). Daca masa este cauzata de o alta particula, de ce nu as crede ca fiecare din proprietatile amintite, nu sunt rodul altor particule. Astfel electronul, cea mai raspandita particula, ar semana mai mult cu o structura de alte subparticule care sa-i imprumute proprietatile lor. Dar cand ajungem la quarci, cu sarcinile de culoare, si sarcinile el. fragmentare, unde mai ajungem? Cum explicam ca spinul fotonilor care genereaza electronii, o jumatate se duce la electron si o alta jumatate este absorbit de un nucleu? In lipsa nucleului reactia nici nu are loc, pentru ca nu are cine prelua jumatate din spinul fotonului. O alta problema ar fi; cum justificam ca in reactiile de dezintegrare sarcinile electrica, leptonica sau barionica, se conserva? adica sarcina in sine reprezinta o entitate care se transfera in timpul reactiei. Cred ca inca nu s-au descoperit acele particule elementare purtatoare de proprietati unice, ca masa, sarcina, spinul, etc.

virgil a scris:Daca masa este cauzata de o alta particula, de ce nu as crede ca fiecare din proprietatile amintite, nu sunt rodul altor particule.

Masa unei particule nu este determinată de o altă particulă, ci de interacţia acesteia cu câmpul Higgs, interacţie care are loc prin intermediul bosonului respectiv.

virgil a scris:

In ceea ce priveste originea masei, comitetul Nobel a decis ca ea are originea in ruperea spontana de simetrie a modelului standard datorita campului scalar Higgs

Masa este o proprietate a particulelor, asa cum este si spinul sau sarcina electrica, momentul magnetic, si celelalte sarcini (leptonica, barionica, etc). Daca masa este cauzata de o alta particula, de ce nu as crede ca fiecare din proprietatile amintite, nu sunt rodul altor particule. Astfel electronul, cea mai raspandita particula, ar semana mai mult cu o structura de alte subparticule care sa-i imprumute proprietatile lor. Dar cand ajungem la quarci, cu sarcinile de culoare, si sarcinile el. fragmentare, unde mai ajungem? Cum explicam ca spinul fotonilor care genereaza electronii, o jumatate se duce la electron si o alta jumatate este absorbit de un nucleu? In lipsa nucleului reactia nici nu are loc, pentru ca nu are cine prelua jumatate din spinul fotonului. O alta problema ar fi; cum justificam ca in reactiile de dezintegrare sarcinile electrica, leptonica sau barionica, se conserva? adica sarcina in sine reprezinta o entitate care se transfera in timpul reactiei. Cred ca inca nu s-au descoperit acele particule elementare purtatoare de proprietati unice, ca masa, sarcina, spinul, etc.

Campul scalar Higgs a aparut in teorie intai ,ca o necesitate de a se confirma Modelul Standart.
Eu cred in modelul Weinberg-Salam fiind si adeptul filozofic al lui UNUL construit pe un principiu Yin-Yang.
Ce spune modelul Weinberg-Salam ?
La energii joase par a fi mai multe particule complet diferite, insa ele sunt de fapt acelasi tip de particule, dar in stari diferite.
La energii inalte toate aceste particule se comporta asemanator.
Dar chiar daca exista niste particule fundamentale ele sunt construite in diferite proportii respectand principiul.
Chiar si electronul ca sa existe trebuie sa aiba ceva pozitiv in el pentru ca energia sa circule. Asa cum spunea Negativ
trebuie sa existe o diferenta de potential.Spinul este dat tocmai de existenta polilor.
Respectand principiul Yin-Yang  avem electron-pozitron,proton-antiproton, ...
Cand proportiile sunt egale particula numai exista, se anuleaza (materie-antimaterie)
Pentru mine nu Campul Higgs este cel mai mare mister , ci Campul Gravitational care reprezinta esenta fizicii.
De altfel foarte multi fizicieni cred ca daca s-ar gasi natura acestui camp aceasta ar sta la baza unificarii celor 4 forte
fundamentale care nu ar fi altceva decat manifestari diferite ale legaturilor gravitatiei ....

Uh, esti constient ca modelul Weinberg-Salam este chiar Modelul Standard, si ca ei insisi au propus ruperea de simetrie a modelului prin mecanismul inventat de Higgs, nu? 

Extras din Wikipedia;
Teoria Weinberg-Salam[modificare]

Teoria Weinberg-Salam prezintă o proprietate numită „distrugerea spontană a simetriei”. Aceasta înseamnă că ceea ce la energii joase par a fi mai multe particule complet diferite, sunt de fapt același tip de particule, dar în stări diferite. La energii înalte toate aceste particule se comportă asemănător. Efectul este asemănător comportării unei bile pe roata unei rulete. La energii înalte (când roata se învârtește repede) bila se comportă într-un singur fel - ea se rotește împreună cu roata. Dar când roata își încetinește mișcarea, energia bilei scade și în cele din urmă bila cade în una din cele 37 despărțituri ale roții. Cu alte cuvinte, la energii joase extistă 37 de stări diferite în care se poate găsi bila. Dacă, pentru un motiv oarecare, s-ar putea observa bila numai la energii joase, observatorul ar putea crede că există 37 de tipuri diferite de bile.

În Teoria Weinberg-Salam, la energii mult mai mari de 100 GeV cele trei particule noi și fotonul s-ar comporta în mod asemănător. Dar la energii mai joase ale particulelor, care apar în majoritatea situațiilor normale, această simetrie între particule ar fi distrusă. W+, W- și Z0 ar căpăta mase mari, făcând ca forțele pe care le poartă să aibă un domeniu foarte scurt.

Extras din Wikipedia;
Bosonul Higgs


De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Bosonul Higgs, numit așa după fizicianul scoțian Peter Higgs și supranumit „particula Dumnezeu”, este o particulă elementară ipotetică din familia bosonilor, despre care se crede că face parte din mecanismul care conferă masă celorlalte particule elementare. Căutarea unei dovezi a existenței sale a început în anii 1960. În 2011, particula era căutată cu ajutorul acceleratoarelor de particule, în special cu acceleratorul LHC de lângă Geneva, Elveția.

Bosonul Higgs, dacă ar exista, ar putea fi să rezulte de la coliziunea a doi protoni de înaltă energie, dar ar avea o viață foarte scurtă, după care se dezintegrează în alte particule — încă un motiv de ce existența sa este greu de dovedit.

Căutare experimentală[modificare]

La 13 decembrie 2011 oamenii de știință de la Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară (CERN) de lângă Geneva au anunțat că au găsit noi dovezi în sprijinul ipotezei că bosonul Higgs există.[1] Printre altele, ei au afirmat că dovedirea definitivă a existența sale va mai dura probabil până sfârșitul anului 2012.

La 4 iulie 2012 organizația CERN a confirmat observarea unei noi particule cu o masă de aproximativ 125 – 126 GeV. Aceste rezultate preliminare, bazate pe o analiză încă în curs a datelor colectate în 2011 și 2012, arată că este vorba de un boson, cel mai masiv boson observat până acum, compatibil cu presupusul boson Higgs. Gradul de certitudine al descoperirii Bosonului Higgs este de 99,9999%.[2][3] Publicarea oficială a rezultatelor va avea loc probabil la sfârșitul lunii iulie a anului 2013. Pașii următori vor fi determinarea proprietăților noii particule și clasificarea ei exactă în cadrul Modelului Standard.[4]

Descoperirea bosonului Higgs este considerată de revista Science drept cea mai importantă realizare stiințifică a anului 2012.

Ce fel de unde emite bosonul Higgs?

Intrebare;
Deoarece masa particulelor se exprima prin energie, iar bosonii Higgs sunt particule de inalta energie, care din interactiunea lor cu celelalte particule, le confera masa, inseamna ca si masa unui electron (sau alta particula de joasa energie) este rezultatul interactiunii cu bosonul Higgs. Acest lucru presupune ca particulele nu au masa, iar ceia ce numim masa este rezultatul unei interactiuni.
Daca particulele nu au masa, inseamna ca ele sunt de fapt fotoni, legati (care interactioneaza) cu bosonii Higgs. Atunci care mai este deosebirea intre foton si particula? Sa presupunem ca luam un foton si-l invartim in "jurul cozii", in acest caz fotonul are masa de miscare, dar pentru ca aparent nu-si modifica pozitia in spatiu, de parca ar fi in repaus, o vom numi masa de repaus. In momentul cand acest "foton-inel" (care se roteste) ii imprimam si o miscare de deplasare, el va reactiona in plus cu campul Higgs, si va capata si o asa zisa masa de miscare, care se va adauga la masa de repaus initiala. De data aceasta insa, masa de miscare capatata, este nelimitata, mergand asimtotic spre valori infinite cand viteza particulei tinde spre viteza luminii. Cum este posibil acest lucru?

Energia totală a unei particule este compusă din energia de repaus plus energia de mişcare, care este relativă la sistemul de referinţă faţă de care studiem mişcarea.

Masa conferită de interacţia particulei cu câmpul Higgs este doar masa de repaus.
Masele de repaus diferă de la o particulă la alta în funcţie de tăria interacţiei acestora cu câmpul Higgs. Fotonul nu interacţionează cu câmpul Higgs.

Masa conferită de interacţia particulei cu câmpul Higgs este doar masa de repaus.

Deci masa de repaus, este altceva decat masa de miscare. Masa de repaus este interactiunea cu campul Higgs, iar masa de miscare este interactiunea cu campul gravitational? sau poate altul? sau masa de miscare este doar rezultatul miscarii (o expresie a miscarii, pe care o numim energie).

Fotonul nu interacţionează cu câmpul Higgs

dar electronul ce este decat un foton transfigurat, care si-a pierdut, viteza, jumatate de spin si a capatat sarcina.

Bosonul Higgs emite cumva unde electromagnetice?Dacă da,atunci câmpul Higgs este de natură electromagnetică şi astfel nu mai avem ce discuta la acest subiect decât care este deosebirea dintre câmpul Higgs şi alte tipuri de câmpuri electromagnetice....    

Bosonul Higgs emite cumva unde electromagnetice?Dacă da,atunci câmpul Higgs este de natură electromagnetică şi astfel nu mai avem ce discuta la acest subiect decât care este deosebirea dintre câmpul Higgs şi alte tipuri de câmpuri electromagnetice

Extras di Wikipedia;
"Bosonii sunt responsabili de interacțiunea [2] nucleară slabă, numită și interacțiunea slabă, care la rândul ei este responsabilă pentru radioactivitate și care acționează asupra tuturor particulelor de materie cu spin 1/2 (de exemplu: protonii sau neutronii), dar nu acționează asupra particulelor cu spin 0, 1 sau 2 (cum sunt fotonii sau gravitonii [3]).

Interacțiunea slabă nu a fost înțeleasă bine până în 1967, când Abdus Salam de la Imperial College, Londra, și Steven Weinberg de la Harvard au propus teorii care unificau această interacțiune cu forța electromagnetică, la fel cum Maxwell a unificat electricitatea cu magnetismul, cu 100 de ani înaintea lor".



Cele patru forte, forta tare, forta electromagnetica, forta slaba si cea gravitationala, desi apartin unor campuri diferite, au si legaturi intre ele care inca nu sunt pe deplin studiate. De exemplu fotonul care este particula de schimb a campului electromagnetic, interactioneaza cu campul gravitational curbandu-si traiectoria. Bosonii care sunt particule de schimb ale fortei slabe, interactioneaza cu nucleonii, care sunt structuri de quarci, adica apartin fortelor tari, si chiar cu electronii apartinand fortelor electromagnetice.

virgil a scris:sau masa de miscare este doar rezultatul miscarii (o expresie a miscarii, pe care o numim energie).

Exact, este masa de repaus măsurată dintr-un SR inerţial ce se deplasează cu o anumită viteză.

dar electronul ce este decat un foton transfigurat, care si-a pierdut, viteza, jumatate de spin si a capatat sarcina.

Probabil că tocmai acea "transfigurare" îi transformă unele proprietăţi făcându-l să interacţioneze cu câmpul Higgs. Mecanismul exact nu-l cunosc nici eu. De fapt, nici nu ştiu dacă se cunoaşte la ora actuală de ce unele particule interacţionează mai mult sau mai puţin cu câmpul Higgs.

Dacu a scris:Bosonul Higgs emite cumva unde electromagnetice?Dacă da,atunci câmpul Higgs este de natură electromagnetică şi astfel nu mai avem ce discuta la acest subiect decât care este deosebirea dintre câmpul Higgs şi alte tipuri de câmpuri electromagnetice.

Nu, sunt câmpuri cu proprietăţi diferite.

Nu, sunt câmpuri cu proprietăţi diferite.

Desi sunt campuri cu proprietati diferite, au legaturi intre ele. Astfel fortele tari au ca particula de schimb gluonii, iar ca entitati fizice quarcii. Dupa cum se stie quarcii insa se pot transforma sub interactiunea fortelor slabe, schimbandu-si aroma, din quarc up in down si invers, ceia ce au ca rezultat transformarea unui neutron in proton si invers. Dar problema nu se opreste aici pentru ca aceste transformari au loc cu emisie de electroni sau pozitroni si neutrino sau antineutrino, care dupa cate se cunoaste apartin campului electromagnetic. Deci aceste campuri desi sunt diferite, se impletesc rezultand combinatii diferite, combinatii ce se incununeaza cu structura atomului, ca fiind cea mai stabila din toate.

Cam aşa ceva.

Vreau si eu sa subliniez ce a spus Razvan, mai sus, anume ca in urma interactiei cu campul Higgs, anumite particule capata masa de repaus. Masa nu este un invariant relativist datorita factorului Lorentz care apare in formulele mecanicii astfel incat teoria sa devina relativist covarianta (adica legile mecanicii sa nu se schimbe la trecerea de la un referential Lorentz la altul).

Revenind la Higgs, figura de mai jos arata foarte clar cum stau lucrurile.


Gluonii, fotonii si neutrinii nu interactioneaza cu campul Higgs, deci conform acestei teorii nu au masa. Incep sa se acumuleze dovezi experimentale ce sugereaza ca neutrinii au totusi masa, iar daca acest lucru va fi confirmat, inseamna ca tabloul nu este complet. Din pacate, desi existenta Higgsului explica de ce particulele au masa, nu poate raspunde si la intrebarea, de ce sunt totusi valorile maselor particulelor elementare cele care sunt? Teoria nu poate fixa constantele de cuplaj dintre campul Higgs si celelalte campuri cu care interactioneaza, astfel incat sa putem spune de ce au masele valorile observate. Putem spune numai de ce masa exista.

Mai mult, dupa cum se vede din diagrama, campul Higgs interactioneaza cu sine insusi, ori nu se stie foarte clar acum ce inseamna de fapt asta.

Legat de intrebarea lui Dacu, bosonul Higgs nu are sarcina electrica, deci nu poate radia unde electromagnetice.

Gluonii, fotonii, bosonii, si gravitonii, sunt expresiile pure ale campurilor pe care le reprezinta. Particulele reprezinta "noduri" de intersectie a mai multor campuri.
Cu cat structurile de particule sunt mai complexe, cu atat sunt inlantuite mai multe campuri. daca cele patru forte sunt inlantuite in atomi, inseamna ca actionand asupra unor campuri se poate actiona si asupra campului gravitational. S-ar putea ca neutrino sa fie particula de schimb a campului gravitational, adica sa fie tocmai gravitonul cautat, numai ca trebuie revizuit spinul gravitonului.

Nu prea merge, deoarece neutrinii sunt fermioni, ori cel putin in felul in care sunt intelese in prezent interactiile fundamentale, particulele de schimb trebuie sa fie bosonice.

omuldinluna a scris:Nu prea merge, deoarece neutrinii sunt fermioni, ori cel putin in felul in care sunt intelese in prezent interactiile fundamentale, particulele de schimb trebuie sa fie bosonice.

Pai ce reactii in care intervine gravitatia cunoastem? nici una.

Ma refeream la altceva. Pentru a gasi interactiile fundamentale, fizicienii au postulat o idee numita invarianta la etalonari locale. Ce spune aceasta idee e ca daca eu reetalonez in fiecare punct din spatiu-timp campurile in mod independent (nu vreau sa intru aici in detalii cu privire la aceasta procedura, importanta e ideea generala) cantitatile direct observabile si implicit fizica trebuie sa fie invariante.

Ca aceasta invarianta sa tina, trebuie pusi niste termeni in plus in campuri, cu mana. Surpriza surprizelor a fost ca aceste expresii care trebuie puse cu mana pentru ca principul sa tina, reprezinta tocmai interactiile cunoscute, anume cea electromagnetica, slaba si tare. Daca gravitatia cuantica va putea fi inteleasa prin aceasta metoda, atunci si particula care poarta interactia trebuie sa fie tot un boson, deci nu putem vorbi de neutrin ca mediator al interactiei, acesta fiind fermion.

Oricum, ideea nu e noua. Feynman s-a gandit la acelasi lucru, dar cand s-a apucat sa faca socotelile, a constatat ca nu iese (nu in sensul ca n-a stiut sa le faca, ci ca ideea nu era buna, nu conducea la rezultatele observate privind felul in care functioneaza gravitatia).

Bosonul Higgs are masă şi deci asta înseamnă că emite unde electromagnetice?

Daca gravitatia cuantica va putea fi inteleasa prin aceasta metoda, atunci si particula care poarta interactia trebuie sa fie tot un boson, deci nu putem vorbi de neutrin ca mediator al interactiei, acesta fiind fermion.

Da, poate, dar am citit despre aceasta posibilitate ca neutrinul sa fie raspunzator de producerea gravitatiei.
S.Hayakawa in 1959, face chiar o demonstratie in acest sens si printr-un rationament relativ simplu, ajunge la constanta gravitationala.

@virgil

Eu stiam doar ideea lui Feynman, mentionata in mesaj. Trebuie sa caut sa vad despre ce-i vorba.

@Dacu

[Mesaj jignitor]

Ti-am scris foarte clar, daca bosonul e neutru, nu poate radia unde electromagnetice. Se poate dezintegra intr-o pereche de fotoni, sau intr-o pereche fermion-antifermion, dar asta e cu totul altceva.

Dacă bosonul Higgs nu emite unde electromagnetice atunci cum se poate dezintegra în doi fotoni care emit unde electromagnetice??????  
Ce se înţelege prin pereche de fotoni???  
Dacă bosonul Higgs se dezintegreaza în doi fotoni asta înseamnă că masa bosonului Higgs este de două ori mai mare decât masa fotonului?  
Ce viteze poate avea bosonul Higgs?  

Sa le luam pe rand.

Emisia de unde electromagnetice este un fenomen specific unei particule incarcate electric. Sarcina electrica pierde prin accelelare energie, ce calatoreste libera sub forma undelor electromagnetice. Acest lucru se intampla datorita felului in care functioneaza campul electromagnetic. Ecuatiile lui Maxwell tin toate raspunsurile la intrebarea asta, dar nu este cea mai usoara, sau imediata, consecinta a lor.

Dezintegrarea unei particule este un cu totul alt fenomen, ce are loc datorita ecuatiei lui Einstein care leaga masa de energie. In cazul bosonului Higgs, nu vorbesti de o particula care pierde energie prin radiatie electromagnetica, ci de o particula care dispare din existenta, masa ei fiind convertita in totalitate in energia fotonilor. Mai departe, fotonii nu emit unde electromagnetice, ei insisi sunt ceea ce ramane de fapt din unda electromagnetica, odata ce ai cuantificat campul electromagnetic.

La ultima intrebare, raspunsul meu ar fi ca orice viteza mai mica decat cea a luminii, dat fiind ca bosonul are masa de repaus.

Si ar mai fi ceva de zis. Fotonii sunt emisi in perechi pentru a conserva impulsul particulei. Pot sa iasa si 3 sau 4, dar asta se intampla cu probabilitate mult mai mica. E o poza cu o astfel de dezintegrare, unde ies in evidenta directiile pe care s-au deplasat fotonii. Pe bisectoarea unghiului dintre ele se deplasa Higgsul la momentul dezintegrarii, astfel ca impulsul transerval se anuleaza, iar cel longitudinal se conserva.

Si la o gustare rapida, mi-a venit in minte si raspunsul la intrebarea, pertinenta de altfel, urmatoare: de ce dezintegreaza in doi fotoni si nu intr-unul singur?

Raspunsul este dat de conservarea spinului. Higgsul e un boson scalar, deci are spinul 0. Fotonul e un boson vector, deci are spinul 1. Conversia spontana din Higgs intr-un singur foton ar viola conservarea spinului. Daca dezintegreaza in mai multi fotoni insa, desi acestia au fiecare spinul 1, per ansamblu sunt cuplati la spin 0. Astfel ca sistemul in stare initiala (Higgsul), si in starea finala (o pereche de fotoni), are acelasi spin. Si daca ies 3 sau 4, toti la spin total 0 sunt cuplati, dar cuplajul e mult mai complicat, si probabil ca Natura prefera varianta cea mai simpla.

De data asta nu înţeleg eu prea bine: pentru ca spinul total să dea valoarea zero, n-ar trebui să avem două particule de spin contrar, + - 1?

Bun,am înţeles........Se spune că bosonul Higgs este particula care dă masă tuturor particullelor.....Cum dă masă bosonul Higgs atomului de hidrogen şi care este ecuaţia respectivă în cazul acesta????  

Atomul nu este o particula