តើ Higgs boson គឺជាអ្វី។ នៅក្នុងពាក្យសាមញ្ញ: Higgs boson - តើវាជាអ្វី

ការក្លែងធ្វើបង្ហាញពីរូបរាងរបស់ Higgs boson នៅពេលដែលប្រូតុងពីរប៉ះគ្នា។

Higgs boson ហ៊ីក បូសុន

Higgs boson គឺជាភាគល្អិតបឋមដែលជាធម្មជាតិដែលពិបាកយល់ដោយមិនមានការរៀបចំជាមុន និងការយល់ដឹងអំពីច្បាប់រូបវិទ្យា និងតារាសាស្ត្រជាមូលដ្ឋាននៃសាកលលោក។

Higgs boson មានលក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសជាច្រើនដែលអនុញ្ញាតឱ្យវាទទួលបានឈ្មោះផ្សេងទៀត - ភាគល្អិតព្រះ។ កង់ទិចបើកចំហមានពណ៌ និងបន្ទុកអគ្គិសនី ហើយការបង្វិលរបស់វាគឺសូន្យ។ នេះមានន័យថាវាមិនមានការបង្វិលកង់ទិចទេ។ លើសពីនេះទៀត boson ចូលរួមយ៉ាងពេញលេញនៅក្នុងប្រតិកម្មទំនាញ ហើយងាយនឹងបំបែកទៅជាគូនៃ b-quark និង b-antiquark, ហ្វូតុង, អេឡិចត្រុង និង positrons ក្នុងការរួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឺត្រុងណូស។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៃដំណើរការទាំងនេះមិនលើសពី 17 megaelectronvolts (MeV) នៅក្នុងទទឹង។ បន្ថែមពីលើលក្ខណៈខាងលើ ភាគល្អិត Higgs មានសមត្ថភាពបំបែកទៅជា lepton និង W bosons ។ ប៉ុន្តែជាអកុសល ពួកវាមិនអាចមើលឃើញបានល្អគ្រប់គ្រាន់ទេ ដែលធ្វើអោយមានភាពស្មុគស្មាញយ៉ាងខ្លាំងដល់ការសិក្សា ការគ្រប់គ្រង និងការវិភាគនៃបាតុភូតនេះ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅក្នុងគ្រាដ៏កម្រទាំងនោះ នៅពេលដែលពួកគេអាចកត់ត្រាបាន វាអាចទៅរួចដែលថាពួកវាត្រូវគ្នាយ៉ាងពេញលេញទៅនឹងគំរូរូបវន្តនៃភាគល្អិតបឋមធម្មតាសម្រាប់ករណីបែបនេះ។

ការទស្សន៍ទាយនិងប្រវត្តិនៃការរកឃើញរបស់ Higgs boson

ដ្យាក្រាម Feynman បង្ហាញពីការផលិតដែលអាចកើតមាននៃ W- ឬ Z-bosons ដែលនៅពេលធ្វើអន្តរកម្មបង្កើតបានជា Higgs boson អព្យាក្រឹត

ក្នុងឆ្នាំ 2013 ជនជាតិអង់គ្លេស Peter Higgs និងពលរដ្ឋបែលហ្ស៊ិក Francois Engler បានទទួល រង្វាន់ណូបែលនៅក្នុងរូបវិទ្យាសម្រាប់ការរកឃើញ និងការបញ្ជាក់ពីអត្ថិភាពនៃយន្តការដែលធ្វើឱ្យវាអាចយល់បានពីរបៀប និងពីអ្វីដែលម៉ាស់នៃភាគល្អិតបឋមមានប្រភពដើម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មុននេះបន្តិច ការពិសោធន៍ និងការព្យាយាមជាច្រើនដើម្បីស្វែងរក Higgs boson ត្រូវបានអនុវត្តរួចហើយ។ ត្រលប់ទៅឆ្នាំ 1993 នៅ អឺរ៉ុប​ខាងលិចការសិក្សាស្រដៀងគ្នានេះបានចាប់ផ្តើមប្រើប្រាស់ថាមពលរបស់ Large Electron-Positron Collider ។ ប៉ុន្តែ​នៅ​ទី​បញ្ចប់ ពួក​គេ​មិន​អាច​នាំ​មក​នូវ​លទ្ធផល​ទាំង​ស្រុង​ដែល​អ្នក​រៀបចំ​បាន​រំពឹង​ទុក​នោះ​ទេ។ គម្រោងនេះ។. វិទ្យាសាស្ត្ររុស្ស៊ីក៏ចូលរួមក្នុងការសិក្សាអំពីបញ្ហានេះដែរ។ ដូច្នេះនៅឆ្នាំ ២០០៨-២០០៩ ។ ក្រុមអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ JINR មួយក្រុមតូចបានធ្វើការគណនាចម្រាញ់នៃម៉ាស់របស់ Higgs boson ។ ថ្មីៗនេះ នៅនិទាឃរដូវនៃឆ្នាំ 2015 ការសហការដែលគេស្គាល់ចំពោះពិភពវិទ្យាសាស្ត្រទាំងមូល ATLAS និង CMS បានកែសម្រួលម៉ាស់របស់ Higgs boson ម្តងទៀត ដែលយោងទៅតាមព័ត៌មាននេះគឺប្រហែលស្មើនឹង 125.09 ± 0.24 gigaelectronvolts (GeV) ។

ការពិសោធន៍ដើម្បីស្វែងរក និងប៉ាន់ប្រមាណប៉ារ៉ាម៉ែត្ររបស់ Higgs boson

ដូចដែលបានរៀបរាប់ខាងលើ ការពិសោធន៍ស្រាវជ្រាវ និងវាយតម្លៃដំបូងដើម្បីកំណត់ម៉ាស បូសុន បានចាប់ផ្តើមឡើងវិញនៅឆ្នាំ 1993 ។ ការស្រាវជ្រាវដ៏ទូលំទូលាយដែលបានធ្វើឡើងនៅឯ មហា Electron-Positron Collider ត្រូវបានបញ្ចប់នៅឆ្នាំ 2001 ។ លទ្ធផលដែលទទួលបានពីការពិសោធន៍នេះត្រូវបានកែសម្រួលបន្ថែមទៀតនៅឆ្នាំ 2004 ។ យោងតាមការគណនាដែលបានធ្វើបច្ចុប្បន្នភាពព្រំដែនខាងលើនៃម៉ាស់របស់វាគឺស្មើនឹង 251 ជីហ្គាអេឡិចត្រុងវ៉ុល (GeV) ។ ក្នុងឆ្នាំ 2010 ភាពខុសគ្នានៃ 1% ត្រូវបានបង្ហាញនៅក្នុងចំនួននៃ b-meson, muons និង antimuons ដែលលេចឡើងក្នុងអំឡុងពេលនៃការពុកផុយ។

ទោះបីជាមានការខ្វះខាតផ្នែកស្ថិតិក៏ដោយ ទិន្នន័យពី Large Hadron Collider បានបន្តទទួលបានជាប្រចាំចាប់តាំងពីឆ្នាំ 2011។ នេះបានផ្តល់ក្តីសង្ឃឹមសម្រាប់ការកែតម្រូវព័ត៌មានមិនត្រឹមត្រូវ។ ភាគល្អិត​បឋម​ថ្មី​មួយ​ដែល​បាន​រក​ឃើញ​មួយ​ឆ្នាំ​ក្រោយ​មក ដែល​មាន​ភាព​ស្មើគ្នា​ដូចគ្នា​និង​សមត្ថភាព​បំបែក​ដូច​ជា Higgs boson ត្រូវ​បាន​រង​ការ​រិះគន់​យ៉ាង​ខ្លាំង​និង​ការ​សង្ស័យ​ក្នុង​ឆ្នាំ 2013 ។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នៅចុងបញ្ចប់នៃរដូវកាល ដំណើរការនៃទិន្នន័យបង្គរទាំងអស់បាននាំឱ្យមានការសន្និដ្ឋានមិនច្បាស់លាស់៖ ភាគល្អិតដែលបានរកឃើញថ្មីគឺច្បាស់ជា Higgs boson ដែលបានស្វែងរកហើយជាកម្មសិទ្ធិរបស់គំរូរូបវិទ្យាស្តង់ដារ។

ការពិតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍អំពី Higgs boson

ការប៉ះទង្គិចដ៏ធំ Hadron ។ គោលដៅសំខាន់មួយនៃគម្រោងគឺការពិសោធន៍ភស្តុតាងនៃអត្ថិភាពនៃ Higgs boson និងការស្រាវជ្រាវរបស់វា។

មួយក្នុងចំណោមគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍បំផុតនិង ការពិតមិនគួរឱ្យជឿអំពី Higgs boson គឺថា តាមពិតទៅ វាមិនមាននៅក្នុងធម្មជាតិទេ។ អាស្រ័យហេតុនេះ ភាគល្អិតនេះ មិនដូចធាតុមូលដ្ឋានផ្សេងទៀត គឺមិនស្ថិតនៅក្នុងលំហជុំវិញយើងទេ។ នេះត្រូវបានពន្យល់ដោយការពិតដែលថា Higgs boson បាត់ស្ទើរតែភ្លាមៗបន្ទាប់ពីកំណើតរបស់វា។ ការផ្លាស់ប្តូរភ្លាមៗនេះកើតឡើងតាមរយៈការបំបែកនៃភាគល្អិតមួយ។ ជាងនេះទៅទៀត ក្នុងអំឡុងពេលអត្ថិភាពដ៏ខ្លីបំផុតរបស់វា បូសុនក៏មិនមានពេលវេលាដើម្បីធ្វើអន្តរកម្មជាមួយអ្វីផ្សេងទៀតដែរ។

ការពិតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ និងចាប់អារម្មណ៍ខ្លាំងផងដែរ គឺជាអ្វីដែលហៅថា "ឈ្មោះហៅក្រៅ" ដែលត្រូវបានចាត់ឱ្យទៅ Higgs boson ។ ឈ្មោះដ៏គួរឱ្យភ្ញាក់ផ្អើលបានចូលទៅក្នុងការប្រើប្រាស់ជាសាធារណៈដោយអរគុណចំពោះមធ្យោបាយ ប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយដ៏ធំ. មួយក្នុងចំណោមពួកគេត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយលោក Leon Lederman ដែលជាអ្នកឈ្នះរង្វាន់ណូបែលដែលទើបនឹងរកឃើញ ហើយស្តាប់ទៅដូចជា "ភាគល្អិតអាក្រក់" ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាមិនត្រូវបានរួមបញ្ចូលនៅក្នុងការបោះពុម្ពនៃការងារដោយអ្នកកែសម្រួលទេ ហើយត្រូវបានជំនួសដោយ "ភាគល្អិតនៃព្រះ" ឬ "ភាគល្អិតរបស់ព្រះ" ។

ឈ្មោះផ្សេងទៀតសម្រាប់ Higgs boson

ទោះបីជាមានភាពល្បីល្បាញនៃ "ឈ្មោះហៅក្រៅ" របស់ Lederman ដែលបានផ្តល់ឱ្យ Higgs boson ក៏ដោយក៏អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រភាគច្រើនមិនយល់ព្រមចំពោះពួកគេទេហើយជារឿយៗប្រើឈ្មោះ "ទូទៅ" ផ្សេងទៀត។ វាប្រែថា "បូសុនដបស្រាសំប៉ាញ" ។ មូលដ្ឋានសម្រាប់ការលេចឡើងនៃវាក្យស័ព្ទបែបនេះនៅក្នុងការរចនានៃ Higgs boson គឺជាភាពស្រដៀងគ្នាជាក់លាក់នៃវាលស្មុគស្មាញរបស់វាជាមួយនឹងបាត។ ដបកែវពីក្រោមស្រាសំប៉ាញ។ សារៈសំខាន់មិនតិចទេសម្រាប់អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រ "ខុសឆ្គង" គឺជាការប្រៀបធៀបដ៏ឧត្ដុង្គឧត្ដម ដែលបង្ហាញពីការស្រវឹងស្រាសំប៉ាញច្រើនក្នុងឱកាសនៃការរកឃើញភាគល្អិតដ៏សំខាន់មួយ។

វាក៏គួរឱ្យយកចិត្តទុកដាក់ផងដែរចំពោះការពិតដែលថាមានគំរូរាងកាយដែលមិនប្រើ Higgs ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងសូម្បីតែមុនពេលការរកឃើញបូសុនក៏ដោយ។ ពួកគេបង្ហាញពីប្រភេទនៃផ្នែកបន្ថែមនៃស្តង់ដារ។

វិទ្យាសាស្ត្រ​ទំនើប​មិន​នៅ​ស្ងៀម​ទេ ប៉ុន្តែ​កំពុង​អភិវឌ្ឍ​ឥត​ឈប់ឈរ។ ចំណេះដឹងដែលបានប្រមូលផ្តុំនៅក្នុងរូបវិទ្យានាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ និងផ្នែកដែលពាក់ព័ន្ធបានធ្វើឱ្យវាមិនត្រឹមតែអាចទស្សន៍ទាយបានប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងអាចបង្កើតការរកឃើញរបស់ Higgs boson ផងដែរ។ ប៉ុន្តែការសិក្សាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា និងការកំណត់តំបន់នៃការអនុវត្តព័ត៌មានដែលទទួលបានគឺមានតែនៅក្នុងដំណាក់កាលដំបូងប៉ុណ្ណោះ។ ដូច្នេះហើយ អ្នករូបវិទ្យា និងតារាវិទូសម័យទំនើបនៅតែមានការងារ និងការពិសោធន៍ជាច្រើនដែលត្រូវធ្វើទាក់ទងនឹងការសិក្សាអំពីភាគល្អិតជាមូលដ្ឋាននេះសម្រាប់ចក្រវាឡ។

ភាគល្អិតបឋម Higgs boson ដែលត្រូវបានគេដាក់ឈ្មោះតាមរូបវិទូជនជាតិអង់គ្លេស Peter Higgs ដែលតាមទ្រឹស្តីបានព្យាករណ៍ពីអត្ថិភាពរបស់វានៅឆ្នាំ 1964 ប្រហែលជាអាថ៌កំបាំង និងអស្ចារ្យបំផុតមួយនៅក្នុងពិភពលោក។ រូបវិទ្យាទំនើប. វាគឺជានាងដែលបណ្តាលឱ្យមានភាពចម្រូងចម្រាស និងការពិភាក្សាជាច្រើននៅក្នុងសហគមន៍វិទ្យាសាស្ត្រ ហើយមាននរណាម្នាក់ថែមទាំងបានចាត់តាំងនាងនូវពាក្យអសុរោះមិនធម្មតាបែបនេះថាជា "បំណែកនៃព្រះ" ។ ក៏មានអ្នកមន្ទិលសង្ស័យដែលអះអាងថា Higgs boson មិនមានទេ ហើយអ្វីៗទាំងអស់នេះគឺគ្មានអ្វីក្រៅពីការបោកបញ្ឆោតបែបវិទ្យាសាស្ត្រនោះទេ។ អ្វីដែល Higgs boson តាមពិតគឺ របៀបដែលវាត្រូវបានរកឃើញ លក្ខណៈសម្បត្តិអ្វីដែលវាមាន សូមអានអំពីវាបន្ថែមទៀត។

តើអ្វីទៅជា Higgs boson: ការពន្យល់ជាភាសាសាមញ្ញ

ដើម្បីពន្យល់ពីខ្លឹមសារនៃ Higgs boson ឱ្យសាមញ្ញ និងច្បាស់លាស់តាមដែលអាចធ្វើទៅបាន មិនត្រឹមតែចំពោះអ្នករូបវិទ្យាវិទ្យាសាស្រ្តប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងចំពោះមនុស្សសាមញ្ញដែលចាប់អារម្មណ៍លើវិទ្យាសាស្ត្រផងដែរ វាចាំបាច់ក្នុងការងាកទៅរកភាសានៃការប្រៀបធៀប និងការប្រៀបធៀប។ ទោះបីជាការពិត រាល់ការប្រៀបធៀប និងការប្រៀបធៀបដែលទាក់ទងនឹងរូបវិទ្យានៃភាគល្អិតបឋមមិនអាចជាការពិត និងត្រឹមត្រូវនោះទេ។ វាលអេឡិចត្រូម៉ាញេទិក ឬរលកកង់ទិចដូចគ្នា មិនមែនជាវាល ឬរលកក្នុងន័យដែលមនុស្សជាធម្មតាស្រមៃនោះទេ ដូចជាអាតូមខ្លួនឯងផ្ទាល់ ដោយមិនកាត់បន្ថយច្បាប់ចម្លង ប្រព័ន្ធព្រះអាទិត្យដែលក្នុងនោះ ដូចជាភពជុំវិញ អេឡិចត្រុងវិលជុំវិញស្នូលអាតូម។ ហើយទោះបីជាការប្រៀបធៀប និងការប្រៀបធៀបនៅតែមិនបង្ហាញពីខ្លឹមសារនៃរឿងទាំងនោះដែលកើតឡើងនៅក្នុងនោះ។ រូបវិទ្យា quantumទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកគេអនុញ្ញាតឱ្យយើងខិតទៅជិតការយល់ដឹងអំពីរឿងទាំងនេះ។

ការពិតគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍: ក្នុងឆ្នាំ 1993 រដ្ឋមន្ត្រីក្រសួងអប់រំអង់គ្លេសថែមទាំងបានប្រកាសការប្រកួតប្រជែងសម្រាប់ការពន្យល់សាមញ្ញបំផុតអំពីអ្វីដែល Higgs boson គឺជាអ្វី។ អ្នកឈ្នះគឺជាការពន្យល់ទាក់ទងនឹងគណបក្ស។

ដូច្នេះ ស្រមៃមើលពិធីជប់លៀងដែលមានមនុស្សច្រើន បន្ទាប់មកតារាល្បីមួយចំនួន (ឧទាហរណ៍ "តារារ៉ុក") ចូលបន្ទប់ ហើយភ្ញៀវចាប់ផ្តើមធ្វើតាមនាងភ្លាមៗ គ្រប់គ្នាចង់ទំនាក់ទំនងជាមួយ "តារា" ខណៈពេលដែល "តារារ៉ុក" ខ្លួនឯងដើរយឺតជាង។ ជាងភ្ញៀវផ្សេងទៀតទាំងអស់។ បន្ទាប់មក មនុស្សប្រមូលផ្តុំគ្នាជាក្រុមដាច់ដោយឡែក ដែលពួកគេពិភាក្សាអំពីព័ត៌មាន ឬការនិយាយដើមមួយចំនួនទាក់ទងនឹងតារារ៉ុកនេះ ខណៈដែលមនុស្សផ្លាស់ទីយ៉ាងច្របូកច្របល់ពីក្រុមមួយទៅក្រុមមួយ។ ជាលទ្ធផល វាហាក់បីដូចជាមនុស្សកំពុងពិភាក្សាគ្នានិយាយដើមគេយ៉ាងជិតស្និទ្ធជុំវិញតារាល្បី ប៉ុន្តែគ្មានការចូលរួមដោយផ្ទាល់ពីគាត់ទេ។ ដូច្នេះ មនុស្សទាំងអស់ដែលចូលរួមក្នុងពិធីជប់លៀងគឺជាវាល Higgs ក្រុមមនុស្សគឺជាការរំខាននៃវាល ហើយអ្នកល្បីល្បាញដោយសារតែពួកគេត្រូវបានបង្កើតឡើងគឺ Higgs boson ។

ប្រសិនបើការនិយាយស្តីនេះមិនច្បាស់សម្រាប់អ្នកទេ នោះគឺជារឿងមួយទៀត៖ ស្រមៃមើលតារាងប៊ីយ៉ាដែលរលោងដែលមានបាល់ - ភាគល្អិតបឋម។ បាល់ទាំងនេះងាយបែកខ្ចាត់ខ្ចាយក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នា និងផ្លាស់ទីគ្រប់ទីកន្លែងដោយគ្មានឧបសគ្គ។ ឥឡូវ​ស្រមៃ​ថា​តុ​ប៊ីយ៉ា​ត្រូវ​បាន​គ្រប​ដោយ​សារធាតុ​ស្អិត​មួយ​ចំនួន ដែល​ធ្វើ​ឱ្យ​បាល់​ពិបាក​ផ្លាស់ទី​កាត់​វា។ ម៉ាស់ស្អិតនេះគឺជាវាល Higgs ម៉ាស់នៃវាលនេះគឺស្មើនឹងម៉ាស់នៃភាគល្អិតដែលនៅជាប់នឹងវា។ Higgs boson គឺជាភាគល្អិតដែលត្រូវគ្នានឹងវាលស្អិតនេះ។ នោះគឺប្រសិនបើអ្នកវាយលើតុប៊ីយ៉ាដែលមានម៉ាសស្អិតនេះ នោះបរិមាណដ៏តូចមួយនៃម៉ាស់ស្អិតនេះនឹងបង្កើតជាពពុះជាបណ្ដោះអាសន្ន ដែលនឹងរាលដាលពេញតុម្តងទៀត ហើយដូច្នេះ ពពុះនេះគឺជា Higgs boson ។

ការរកឃើញរបស់ Higgs boson

ដូចដែលយើងបានសរសេរនៅដើមដំបូង Higgs boson ត្រូវបានរកឃើញដំបូងតាមទ្រឹស្ដីដោយរូបវិទូជនជាតិអង់គ្លេស Peter Higgs ដែលបានណែនាំថាភាគល្អិតបឋមដែលមិនស្គាល់ពីមុនបានចូលរួមនៅក្នុងដំណើរការនៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីនៃចរន្តអគ្គិសនីដោយឯកឯងនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារនៃរូបវិទ្យាភាគល្អិត។ វាបានកើតឡើងនៅឆ្នាំ 1964 ភ្លាមៗបន្ទាប់ពីនោះការស្វែងរកបានចាប់ផ្តើម អត្ថិភាពពិតទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាគល្អិតបឋមនេះ អស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ ពួកគេបានទទួលរងនូវ fiasco ។ ដោយ​សារ​តែ​រឿង​នេះ អ្នក​វិទ្យាសាស្ត្រ​ខ្លះ​បាន​ចាប់​ផ្ដើម​ហៅ Higgs boson ថា​ជា «ភាគល្អិត​ខូច» ឬ «ភាគល្អិត​ព្រះ»។

ដូច្នេះហើយ ដើម្បីបញ្ជាក់ ឬបដិសេធពីអត្ថិភាពនៃ "ភាគល្អិតនៃព្រះ" ដ៏អាថ៌កំបាំងនេះ ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនភាគល្អិតយក្សត្រូវបានសាងសង់ឡើងក្នុងឆ្នាំ 2012។ ការពិសោធន៍លើវាពិសោធន៍បានបញ្ជាក់ពីអត្ថិភាពរបស់ Higgs boson ហើយអ្នករកឃើញភាគល្អិតគឺ Peter Higgs បានឈ្នះរង្វាន់ណូបែលរូបវិទ្យាក្នុងឆ្នាំ 2013 សម្រាប់ការរកឃើញនេះ។

ត្រលប់ទៅការប្រៀបធៀបរបស់យើងអំពីតុប៊ីយ៉ា ដើម្បីមើល Higgs boson អ្នករូបវិទ្យាត្រូវការវាយដុំស្អិតនេះដែលស្ថិតនៅលើតុដោយប្រើកម្លាំងត្រឹមត្រូវ ដើម្បីយកពពុះចេញពីវា គឺ Higgs boson ខ្លួនឯង។ ដូច្នេះឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនភាគល្អិតនៃសតវត្សទី 20 ចុងក្រោយគឺមិនមានថាមពលខ្លាំងដូចក្នុងការផ្តល់នូវ "ការវាយនៅលើតុ" ជាមួយនឹងកម្លាំងដែលត្រូវការហើយមានតែ Large Hadron Collider ប៉ុណ្ណោះដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅដើមសតវត្សទី 21 របស់យើងដូចដែលពួកគេនិយាយបានជួយ។ អ្នករូបវិទ្យា "វាយលើតុ" ដោយកម្លាំងត្រឹមត្រូវ ហើយឃើញដោយភ្នែករបស់អ្នកផ្ទាល់ "បំណែកនៃព្រះ" ។

អត្ថប្រយោជន៍របស់ Higgs boson

ចំពោះមនុស្សម្នាក់ដែលនៅឆ្ងាយពីវិទ្យាសាស្ត្រជាទូទៅ និងពីរូបវិទ្យា ជាពិសេសការស្វែងរកភាគល្អិតបឋមជាក់លាក់មួយអាចហាក់ដូចជាគ្មានន័យ ប៉ុន្តែការរកឃើញរបស់ Higgs boson គឺមានសារៈសំខាន់សម្រាប់វិទ្យាសាស្ត្រ។ ជាដំបូង ចំនេះដឹងរបស់យើងអំពីបូសុន នឹងជួយក្នុងការគណនាដែលត្រូវបានអនុវត្តនៅក្នុងទ្រឹស្ដីរូបវិទ្យា នៅពេលសិក្សារចនាសម្ព័ន្ធនៃសកលលោក។

ជាពិសេស អ្នករូបវិទ្យាបានណែនាំថា លំហទាំងមូលជុំវិញយើង គឺពោរពេញទៅដោយ Higgs bosons។ នៅពេលធ្វើអន្តរកម្មជាមួយភាគល្អិតបឋមផ្សេងទៀត បូសុនផ្តល់ម៉ាសដល់ពួកវា ហើយប្រសិនបើអាចគណនាម៉ាស់នៃភាគល្អិតបឋមមួយចំនួន នោះម៉ាស់របស់ Higgs boson ក៏អាចត្រូវបានគណនាផងដែរ។ ហើយប្រសិនបើយើងមានម៉ាសរបស់ Higgs boson នោះជាមួយនឹងជំនួយរបស់វានឹងទៅ ផ្នែកខាងបញ្ច្រាសយើងក៏អាចគណនាម៉ាស់នៃភាគល្អិតបឋមផ្សេងទៀត។

ជាការពិតណាស់ ទាំងអស់នេះគឺជាការវែកញែកយ៉ាងស្ទាត់ជំនាញពីទស្សនៈនៃរូបវិទ្យាសិក្សា ប៉ុន្តែទស្សនាវដ្តីរបស់យើងក៏ជាវិទ្យាសាស្ត្រដ៏ពេញនិយមផងដែរ ដើម្បីនិយាយអំពីបញ្ហាវិទ្យាសាស្ត្រជាភាសាសាមញ្ញ និងអាចយល់បាន។

គ្រោះថ្នាក់នៃ Higgs boson

ការព្រួយបារម្ភអំពី Higgs boson និងការពិសោធន៍ជាមួយវាត្រូវបានសម្គាល់ដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រជនជាតិអង់គ្លេស Stephen Hawking ។ យោងតាមលោក Hawking, Higgs boson គឺជាភាគល្អិតបឋមដែលមិនស្ថិតស្ថេរខ្លាំង ហើយជាលទ្ធផលនៃកាលៈទេសៈជាក់លាក់មួយ អាចនាំទៅដល់ការពុកផុយនៃកន្លែងទំនេរ និងការបាត់ខ្លួនទាំងស្រុងនៃគំនិតដូចជាលំហ និងពេលវេលា។ ប៉ុន្តែកុំបារម្ភ ដើម្បីឱ្យមានអ្វីដូចនេះកើតឡើង វាចាំបាច់ក្នុងការកសាងទំហំនៃការប៉ះទង្គិចគ្នានៃភពផែនដីទាំងមូលរបស់យើង។

លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ Higgs boson

• Higgs boson ដូចជាភាគល្អិតបឋមផ្សេងទៀត ទទួលរងឥទ្ធិពល។
• Higgs boson មានសូន្យវិល (សន្ទុះមុំនៃភាគល្អិតបឋម) ។
• Higgs boson មានបន្ទុកអគ្គិសនី និងពណ៌។
• មានបណ្តាញសំខាន់ៗចំនួន 4 សម្រាប់កំណើតរបស់ Higgs boson: បន្ទាប់ពីការលាយបញ្ចូលគ្នានៃ 2 gluons (មេ) ការបញ្ចូលគ្នានៃគូ WW ឬ ZZ អមដោយ W ឬ Z boson រួមជាមួយនឹងកំពូល quarks ។
• Higgs boson បំបែកទៅជាគូ b-quark-b-antiquark ទៅជា 2 photons ទៅជា electron-positron ពីរ និង/ឬ muon-antimuon គូ ឬទៅជា electron-positron និង/ឬ muon-antimuon គូជាមួយ neutrino pair។

ពាក្យមួយទៅកាន់អ្នកសង្ស័យ

ជាការពិតណាស់ ក៏មានអ្នកមន្ទិលសង្ស័យដែលអះអាងថា គ្មាន Higgs boson នៅក្នុងការពិត ហើយថាអ្វីៗទាំងអស់នេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រក្នុងគោលបំណងអាត្មានិយមក្នុងការប្រើប្រាស់លុយរបស់អ្នកជាប់ពន្ធដែលគេសន្មត់ថាចង់បាន។ ការស្រាវជ្រាវវិទ្យាសាស្ត្រភាគល្អិតបឋម ប៉ុន្តែតាមពិតទៅក្នុងហោប៉ៅរបស់មនុស្សមួយចំនួន។

Higgs boson, វីដេអូ

ហើយសរុបមក វីដេអូឯកសារគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មួយអំពី Higgs boson ។

យើងជាក្រុម Quantuz (ព្យាយាមចូលរួមជាមួយសហគមន៍ GT) ផ្តល់ជូននូវការបកប្រែរបស់យើងនូវផ្នែកនៃគេហទំព័រ particleadventure.org ដែលឧទ្ទិសដល់ Higgs boson ។ ក្នុង​អត្ថបទ​នេះ យើង​បាន​ដក​រូប​ភាព​ដែល​មិន​មាន​ព័ត៌មាន​ចេញ (សម្រាប់​កំណែ​ពេញ សូម​មើល​ដើម)។ សម្ភារៈនឹងមានការចាប់អារម្មណ៍ចំពោះអ្នកដែលចាប់អារម្មណ៍លើសមិទ្ធិផលចុងក្រោយបំផុតនៃរូបវិទ្យាដែលបានអនុវត្ត។

តួនាទីរបស់ Higgs boson

Higgs boson គឺជាភាគល្អិតចុងក្រោយដែលត្រូវបានរកឃើញនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ។ នេះគឺជាសមាសធាតុសំខាន់នៃទ្រឹស្តី។ ការរកឃើញរបស់គាត់បានជួយបញ្ជាក់ពីយន្តការនៃរបៀបដែលភាគល្អិតជាមូលដ្ឋានទទួលបានម៉ាស់។ ភាគល្អិតជាមូលដ្ឋានទាំងនេះនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារគឺ quarks, lepton និងភាគល្អិតផ្ទុកដោយកម្លាំង។

ទ្រឹស្តីឆ្នាំ ១៩៦៤

នៅឆ្នាំ 1964 អ្នករូបវិទ្យាទ្រឹស្តីចំនួនប្រាំមួយបានសន្មត់ថាអត្ថិភាពនៃវាលថ្មីមួយ (ដូចជាវាលអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច) ដែលបំពេញគ្រប់លំហ និងដោះស្រាយបញ្ហាដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងការយល់ដឹងរបស់យើងអំពីសកលលោក។

ដោយឯករាជ្យ អ្នករូបវិទ្យាផ្សេងទៀតបានបង្កើតទ្រឹស្តីនៃភាគល្អិតជាមូលដ្ឋាន ដែលនៅទីបំផុតហៅថា គំរូស្តង់ដារ ដែលផ្តល់នូវភាពត្រឹមត្រូវដ៏អស្ចារ្យ (ភាពត្រឹមត្រូវនៃការពិសោធន៍នៃផ្នែកខ្លះនៃគំរូស្តង់ដារឈានដល់ 1 ក្នុង 10 ពាន់លាន។ នេះគឺស្មើនឹងការទស្សន៍ទាយពីចម្ងាយរវាងទីក្រុងញូវយ៉ក និងសាន។ Francisco ជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវប្រហែល 0.4 ម) ។ កិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងទាំងនេះបានប្រែក្លាយទៅជាទំនាក់ទំនងគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធ។ គំរូស្តង់ដារត្រូវការយន្តការសម្រាប់ភាគល្អិតដើម្បីទទួលបានម៉ាស់។ ទ្រឹស្ដីវាលត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយ Peter Higgs, Robert Brout, Francois Englert, Gerald Guralnick, Carl Hagen និង Thomas Kibble ។

បូសុន

Peter Higgs បានដឹងថា ដោយភាពស្រដៀងគ្នាជាមួយវាល quantum ផ្សេងទៀត ត្រូវតែមានភាគល្អិតដែលជាប់ទាក់ទងនឹងវាលថ្មីនេះ។ វាត្រូវតែមានការបង្វិលស្មើនឹងសូន្យ ហើយដូច្នេះជាបូសុន - ភាគល្អិតជាមួយនឹងការបង្វិលចំនួនគត់ (មិនដូច fermions ដែលមានការបង្វិលពាក់កណ្តាលចំនួនគត់៖ 1/2, 3/2 ។ល។)។ ហើយជាការពិតណាស់វាឆាប់ត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា Higgs Boson ។ គុណវិបត្តិតែមួយគត់របស់វាគឺថាគ្មាននរណាម្នាក់បានឃើញវាទេ។

តើម៉ាស់បូសុនជាអ្វី?

ជាអកុសល ទ្រឹស្ដីដែលទស្សន៍ទាយ បូសុន មិនបានបញ្ជាក់ពីម៉ាស់របស់វាទេ។ ជាច្រើនឆ្នាំបានកន្លងផុតទៅ រហូតទាល់តែវាច្បាស់ថា Higgs boson ត្រូវតែធ្ងន់ខ្លាំង ហើយទំនងជាហួសពីលទ្ធភាពនៃគ្រឿងបរិក្ខារដែលបានសាងសង់មុន Large Hadron Collider (LHC)។

សូមចងចាំថាយោងទៅតាម E=mc 2 ម៉ាស់ភាគល្អិតកាន់តែច្រើន ថាមពលកាន់តែច្រើនគឺត្រូវការជាចាំបាច់ដើម្បីបង្កើតវា។

នៅពេល LHC ចាប់ផ្តើមប្រមូលទិន្នន័យក្នុងឆ្នាំ 2010 ការពិសោធន៍លើឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនផ្សេងទៀតបានបង្ហាញថាម៉ាស់របស់ Higgs boson គួរតែធំជាង 115 GeV/c2 ។ ក្នុងអំឡុងពេលពិសោធន៍នៅ LHC វាត្រូវបានគេគ្រោងនឹងរកមើលភស្តុតាងនៃ boson ក្នុងជួរម៉ាស់ 115-600 GeV/c2 ឬខ្ពស់ជាង 1000 GeV/c2 ។

ជារៀងរាល់ឆ្នាំ គេអាចពិសោធន៍ដើម្បីដកបូសុនដែលមានម៉ាស់ខ្ពស់ជាងនេះ។ នៅឆ្នាំ 1990 វាត្រូវបានគេដឹងថាម៉ាស់ដែលត្រូវការគួរតែធំជាង 25 GeV/c2 ហើយនៅឆ្នាំ 2003 វាបានប្រែក្លាយថាវាធំជាង 115 GeV/c2 ។

ការប៉ះទង្គិចគ្នានៅ Large Hadron Collider អាចបង្កើតរឿងគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ជាច្រើន។

Dennis Overbye នៅក្នុងកាសែត New York Times និយាយអំពីការបង្កើតលក្ខខណ្ឌនៃពាន់ពាន់លាននៃវិនាទីបន្ទាប់ពី Big Bang ហើយនិយាយថា:

« ...នៅសល់នៃ [ការផ្ទុះ] នៅក្នុងផ្នែកនៃ cosmos នេះមិនត្រូវបានគេឃើញទេ ចាប់តាំងពីចក្រវាឡបានចុះត្រជាក់កាលពី 14 ពាន់លានឆ្នាំមុន - និទាឃរដូវនៃជីវិតកំពុងតែរំជើបរំជួលម្តងហើយម្តងទៀតនៅក្នុងការប្រែប្រួលដែលអាចកើតមានទាំងអស់របស់វា ដូចជាសកលលោក។ ត្រូវបានចូលរួមនៅក្នុងកំណែផ្ទាល់ខ្លួនរបស់វានៃខ្សែភាពយន្ត Groundhog Day»

មួយក្នុងចំណោម "នៅសល់" ទាំងនេះអាចជា Higgs boson ។ ម៉ាស់របស់វាត្រូវតែធំណាស់ ហើយវាត្រូវតែរលាយក្នុងរយៈពេលតិចជាងមួយណាណូវិនាទី។

សេចក្តីប្រកាស

បន្ទាប់​ពី​ការ​ទន្ទឹង​រង់ចាំ​រយៈពេល​កន្លះ​សតវត្ស រឿង​ភាគ​បាន​ក្លាយ​ជា​រឿង​ដ៏​ជក់​ចិត្ត។ អ្នករូបវិទ្យាបានដេកនៅខាងក្រៅសាលប្រជុំដើម្បីយកកៅអីរបស់ពួកគេនៅក្នុងសិក្ខាសាលានៅឯមន្ទីរពិសោធន៍ CERN ក្នុងទីក្រុងហ្សឺណែវ។

មួយម៉ឺនម៉ាយពីម្ខាងទៀតនៃភពផែនដី ក្នុងសន្និសីទអន្តរជាតិដ៏មានកិត្យានុភាពស្តីពីរូបវិទ្យាភាគល្អិតនៅទីក្រុងមែលប៊ន អ្នកវិទ្យាសាស្ត្ររាប់រយនាក់មកពីគ្រប់ទិសទី។ សកលលោកបានប្រមូលផ្តុំគ្នាដើម្បីស្តាប់ការផ្សាយសិក្ខាសាលាពីទីក្រុងហ្សឺណែវ។

ប៉ុន្តែជាដំបូង សូមក្រឡេកមើលផ្ទៃខាងក្រោយ។

កាំជ្រួចថ្ងៃទី ៤ ខែកក្កដា

នៅថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2012 អ្នកដឹកនាំការពិសោធន៍ ATLAS និង CMS នៅ Large Hadron Collider បានបង្ហាញលទ្ធផលចុងក្រោយរបស់ពួកគេក្នុងការស្វែងរក Higgs boson ។ មានពាក្យចចាមអារ៉ាមថាពួកគេនឹងរាយការណ៍ច្រើនជាងរបាយការណ៍លទ្ធផលប៉ុន្តែអ្វី?

ប្រាកដណាស់ នៅពេលដែលលទ្ធផលត្រូវបានបង្ហាញ ការសហការទាំងពីរដែលបានអនុវត្តការពិសោធន៍បានរាយការណ៍ថា ពួកគេបានរកឃើញភស្តុតាងសម្រាប់អត្ថិភាពនៃភាគល្អិត "Higgs boson-like" ដែលមានម៉ាស់ប្រហែល 125 GeV ។ វាពិតជាភាគល្អិតមួយ ហើយប្រសិនបើវាមិនមែនជា Higgs boson នោះវាគឺជាការក្លែងបន្លំគុណភាពខ្ពស់របស់វា។

ភ័ស្តុតាងមិនប្រាកដប្រជាទេ អ្នកវិទ្យាសាស្ត្រមានលទ្ធផល 5-sigma មានន័យថាមានឱកាសតិចជាងមួយក្នុង 1 លានដែលទិន្នន័យគ្រាន់តែជាកំហុសស្ថិតិ។

Higgs boson បំបែកទៅជាភាគល្អិតផ្សេងទៀត។

Higgs boson បំបែកទៅជាភាគល្អិតផ្សេងទៀតស្ទើរតែភ្លាមៗបន្ទាប់ពីវាត្រូវបានផលិត ដូច្នេះយើងអាចសង្កេតមើលតែផលិតផលពុករលួយរបស់វាប៉ុណ្ណោះ។ ការពុកផុយទូទៅបំផុត (ក្នុងចំណោមអ្វីដែលយើងអាចមើលឃើញ) ត្រូវបានបង្ហាញក្នុងរូប៖

របៀបបំបែកនីមួយៗនៃ Higgs boson ត្រូវបានគេស្គាល់ថាជា "ឆានែលបំបែក" ឬ "របៀបបំបែក" ។ ទោះបីជារបៀប bb គឺជារឿងធម្មតាក៏ដោយ ដំណើរការផ្សេងទៀតជាច្រើនបង្កើតភាគល្អិតស្រដៀងគ្នា ដូច្នេះប្រសិនបើអ្នកសង្កេតមើលការពុកផុយរបស់ bb វាពិបាកណាស់ក្នុងការប្រាប់ថាតើភាគល្អិតគឺដោយសារ Higgs boson ឬអ្វីផ្សេងទៀត។ យើងនិយាយថារបៀបបំបែក bb មាន "ផ្ទៃខាងក្រោយទូលំទូលាយ" ។

បណ្តាញបំបែកដ៏ល្អបំផុតសម្រាប់ការស្វែងរក Higgs boson គឺជាបណ្តាញនៃ photons ពីរ និង Z bosons ពីរ។*

*(តាមបច្ចេកទេស សម្រាប់ម៉ាស់ 125 GeV Higgs boson ការបំបែកទៅជា Z boson ពីរគឺមិនអាចទៅរួចទេ ដោយសារ Z boson មានម៉ាស់ 91 GeV ដែលបណ្តាលឱ្យគូមានម៉ាស់ 182 GeV ធំជាង 125 GeV ។ អ្វី​ដែល​យើង​សង្កេត​ឃើញ​គឺ​ការ​ពុក​រលួយ​ទៅ​ជា Z-boson និង​និម្មិត Z-boson (Z*) ដែល​ម៉ាស់​របស់​វា​តូច​ជាង​ច្រើន។)

ការបំបែកនៃ Higgs boson ទៅ Z + Z

Z bosons ក៏មានរបៀប decay ជាច្រើនផងដែរ រួមទាំង Z → e+ + e- និង Z → µ+ + µ-.

របៀប​បំបែក Z + Z គឺ​សាមញ្ញ​ណាស់​សម្រាប់​ការ​ពិសោធន៍ ATLAS និង CMS ដោយ Z bosons ទាំងពីរ​បាន​រលួយ​ក្នុង​របៀប​មួយ​ក្នុង​ចំណោម​ពីរ (Z → e+ e- ឬ Z → µ+ µ-) ។ តួរលេខបង្ហាញពីរបៀបពុកផុយដែលត្រូវបានសង្កេតឃើញចំនួនបួននៃ Higgs boson៖

លទ្ធផលចុងក្រោយគឺថា ពេលខ្លះអ្នកសង្កេតការណ៍នឹងឃើញ (បន្ថែមលើភាគល្អិតដែលមិនមានព្រំដែនមួយចំនួន) muons បួន ឬ អេឡិចត្រុងបួន ឬ muons ពីរ និង អេឡិចត្រុងពីរ។

អ្វីដែល Higgs boson នឹងមើលទៅដូចនៅក្នុងឧបករណ៍ចាប់ ATLAS

នៅក្នុងព្រឹត្តិការណ៍នេះ "យន្តហោះ" (យន្តហោះ) បានធ្លាក់ចុះ ហើយ Higgs boson កំពុងឡើង ប៉ុន្តែវាបានរលួយស្ទើរតែភ្លាមៗ។ រូបភាពប៉ះទង្គិចគ្នាត្រូវបានគេហៅថា "ព្រឹត្តិការណ៍" ។

ឧទាហរណ៍នៃព្រឹត្តិការណ៍ដែលមានការពុកផុយដែលអាចកើតមាននៃ Higgs bosonនៅក្នុងទម្រង់នៃចលនាដ៏ស្រស់ស្អាតនៃការប៉ះទង្គិចគ្នានៃប្រូតុងពីរនៅក្នុង Large Hadron Collider អ្នកអាចមើលវានៅលើគេហទំព័រប្រភពនៅតំណនេះ។

នៅក្នុងព្រឹត្តិការណ៍នេះ Higgs boson អាចត្រូវបានផលិត ហើយបន្ទាប់មកបានរលួយភ្លាមៗទៅជា Z bosons ពីរ ដែលវារលួយភ្លាមៗ (បន្សល់ទុកពីរ muons និង អេឡិចត្រុងពីរ) ។

យន្តការដែលផ្តល់ម៉ាសដល់ភាគល្អិត

ការរកឃើញរបស់ Higgs boson គឺជាតម្រុយមិនគួរឱ្យជឿមួយអំពីរបៀបដែលភាគល្អិតជាមូលដ្ឋានទទួលបានម៉ាស់ ដូចដែលបានអះអាងដោយ Higgs, Brout, Engler, Gerald, Karl និង Kibble ។ តើនេះជាយន្តការបែបណា? នេះគឺជាទ្រឹស្ដីគណិតវិទ្យាដ៏ស្មុគស្មាញមួយ ប៉ុន្តែគំនិតចម្បងរបស់វាអាចត្រូវបានយល់ដោយការប្រៀបធៀបដ៏សាមញ្ញមួយ។

ស្រមៃមើលកន្លែងមួយដែលពោរពេញទៅដោយវាល Higgs ដូចជាពិធីជប់លៀងរបស់អ្នករូបវិទ្យាដែលប្រាស្រ័យទាក់ទងគ្នាយ៉ាងស្ងប់ស្ងាត់ជាមួយនឹងស្រាក្រឡុក...
នៅពេលមួយ លោក Peter Higgs ចូល និងបង្កើតការរំភើបចិត្ត នៅពេលដែលគាត់ផ្លាស់ទីឆ្លងកាត់បន្ទប់ ដោយទាក់ទាញក្រុមអ្នកគាំទ្រគ្រប់ជំហាន...

មុនពេលចូលបន្ទប់ សាស្ត្រាចារ្យ Higgs អាចផ្លាស់ទីដោយសេរី។ ប៉ុន្តែ​បន្ទាប់​ពី​ចូល​ទៅ​ក្នុង​បន្ទប់​ដែល​ពោរពេញ​ដោយ​អ្នក​រូបវិទ្យា ល្បឿន​របស់​គាត់​បាន​ថយ​ចុះ។ អ្នកគាំទ្រមួយក្រុមបានបន្ថយចលនារបស់គាត់នៅទូទាំងបន្ទប់។ និយាយម្យ៉ាងទៀតគាត់ទទួលបានម៉ាស។ នេះគឺស្រដៀងគ្នាទៅនឹងភាគល្អិតដែលគ្មានម៉ាសដែលទទួលម៉ាសនៅពេលមានអន្តរកម្មជាមួយវាល Higgs ។

ប៉ុន្តែអ្វីដែលគាត់ចង់បានគឺទៅបារ!

(គំនិតសម្រាប់ភាពស្រដៀងគ្នានេះជាកម្មសិទ្ធិរបស់សាស្រ្តាចារ្យ David J. Miller មកពីសាកលវិទ្យាល័យ College London ដែលបានឈ្នះរង្វាន់សម្រាប់ការពន្យល់ដែលអាចចូលដំណើរការបានអំពី Higgs boson - © CERN)

តើ Higgs boson ទទួលបានម៉ាស់ដោយខ្លួនឯងដោយរបៀបណា?

ម៉្យាងវិញទៀត នៅពេលដែលព័ត៌មានរីករាលដាលពេញបន្ទប់ ពួកគេក៏បង្កើតជាក្រុមមនុស្សផងដែរ ប៉ុន្តែលើកនេះ មានតែអ្នករូបវិទ្យាប៉ុណ្ណោះ។ ក្រុមបែបនេះអាចផ្លាស់ទីយឺត ៗ ជុំវិញបន្ទប់។ ដូចភាគល្អិតផ្សេងទៀត Higgs boson ទទួលបានម៉ាស់ដោយគ្រាន់តែធ្វើអន្តរកម្មជាមួយវាល Higgs ។

ការស្វែងរកម៉ាស់របស់ Higgs boson

តើអ្នករកឃើញម៉ាស់របស់ Higgs boson ដោយរបៀបណា ប្រសិនបើវារលាយទៅជាភាគល្អិតផ្សេងទៀត មុនពេលយើងរកឃើញវា?

ប្រសិនបើអ្នកសម្រេចចិត្តប្រមូលផ្តុំកង់ ហើយចង់ដឹងពីម៉ាស់របស់វា អ្នកគួរតែបន្ថែមម៉ាសនៃផ្នែកកង់៖ កង់ពីរ ស៊ុម ដៃចង្កូត កៅអីជាដើម។

ប៉ុន្តែប្រសិនបើអ្នកចង់គណនាម៉ាស់របស់ Higgs boson ពីភាគល្អិតដែលវាបំបែកទៅជា នោះ អ្នកមិនអាចបូកសរុបម៉ាស់បានទេ។ ហេតុអ្វីមិន?

ការបន្ថែមភាគល្អិតនៃ Higgs boson decay មិនដំណើរការទេ ព្រោះភាគល្អិតទាំងនេះមានថាមពល kinetic ដ៏ធំបើប្រៀបធៀបទៅនឹងថាមពលដែលនៅសល់ (សូមចាំថា ភាគល្អិតមួយនៅសេសសល់ E = mc 2)។ វាកើតឡើងដោយសារតែការពិតដែលថាម៉ាស់របស់ Higgs boson គឺធំជាងម៉ាស់នៃផលិតផលចុងក្រោយនៃការពុកផុយរបស់វា ដូច្នេះថាមពលដែលនៅសេសសល់ទៅកន្លែងណាមួយ ពោលគឺចូលទៅក្នុងថាមពល kinetic នៃភាគល្អិតដែលកើតឡើងបន្ទាប់ពីការរលួយ។ Relativity ប្រាប់យើងឱ្យប្រើសមីការខាងក្រោមដើម្បីគណនា "invariant mass" នៃសំណុំនៃភាគល្អិតបន្ទាប់ពីការបំបែកដែលនឹងផ្តល់ឱ្យយើងនូវម៉ាស់នៃ "មេ" ដែលជា Higgs boson:

អ៊ី 2 = ទំ 2 គ 2 + ម 2 គ ៤

ការស្វែងរកម៉ាស់របស់ Higgs boson ពីផលិតផលពុកផុយរបស់វា។

ចំណាំ Quantuz៖ នៅទីនេះយើងមិនប្រាកដបន្តិចអំពីការបកប្រែទេ ព្រោះមានពាក្យពិសេសពាក់ព័ន្ធ។ យើងស្នើឱ្យប្រៀបធៀបការបកប្រែជាមួយប្រភពក្នុងករណី។

នៅពេលដែលយើងនិយាយអំពីការពុកផុយដូចជា H → Z + Z * → e+ + អ៊ី- + µ+ + µ- បន្ទាប់មកបន្សំដែលអាចធ្វើបានទាំងបួនដែលបានបង្ហាញខាងលើអាចកើតឡើងពីដំណើរការនៃការពុកផុយរបស់ Higgs boson និងដំណើរការផ្ទៃខាងក្រោយ ដូច្នេះយើងត្រូវមើលអ៊ីស្តូក្រាមនៃម៉ាស់សរុបនៃភាគល្អិតទាំងបួននៅក្នុងបន្សំទាំងនេះ។

អ៊ីស្តូក្រាម ម៉ាស់ បង្កប់ន័យថា យើងកំពុងសង្កេតមើលចំនួនដ៏ធំនៃព្រឹត្តិការណ៍ និងកត់សម្គាល់ចំនួននៃព្រឹត្តិការណ៍ទាំងនោះ នៅពេលដែលម៉ាស់អថេរលទ្ធផលត្រូវបានទទួល។ វាមើលទៅដូចជាអ៊ីស្តូក្រាម ពីព្រោះតម្លៃម៉ាស់អថេរត្រូវបានបែងចែកទៅជាជួរឈរ។ កម្ពស់នៃជួរឈរនីមួយៗបង្ហាញពីចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ដែលម៉ាស់អថេរស្ថិតនៅក្នុងជួរដែលត្រូវគ្នា។

យើងអាចស្រមៃថា ទាំងនេះគឺជាលទ្ធផលនៃការពុកផុយរបស់ Higgs boson ប៉ុន្តែនេះមិនមែនជាករណីនោះទេ។

ទិន្នន័យ Higgs boson ពីផ្ទៃខាងក្រោយ

តំបន់ពណ៌ក្រហម និងពណ៌ស្វាយនៃអ៊ីស្តូក្រាមបង្ហាញ "ផ្ទៃខាងក្រោយ" ដែលចំនួននៃព្រឹត្តិការណ៍ 4-lepton រំពឹងថានឹងកើតឡើងដោយគ្មានការចូលរួមពី Higgs boson ។

ផ្ទៃពណ៌ខៀវ (មើលគំនូរជីវចល) តំណាងឱ្យការទស្សន៍ទាយ "សញ្ញា" ដែលក្នុងនោះចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ 4-lepton បង្ហាញពីលទ្ធផលនៃការពុកផុយរបស់ Higgs boson ។ សញ្ញាត្រូវបានដាក់នៅផ្នែកខាងលើនៃផ្ទៃខាងក្រោយ ដោយសារតែដើម្បីទទួលបានចំនួនសរុបនៃព្រឹត្តិការណ៍ដែលបានព្យាករណ៍ អ្នកគ្រាន់តែបន្ថែមលទ្ធផលដែលអាចកើតមាននៃព្រឹត្តិការណ៍ដែលអាចកើតឡើង។

ចំណុចខ្មៅបង្ហាញពីចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ដែលបានសង្កេត ខណៈដែលបន្ទាត់ខ្មៅឆ្លងកាត់ចំនុចតំណាងឱ្យភាពមិនប្រាកដប្រជាស្ថិតិនៅក្នុងលេខទាំងនេះ។ ការកើនឡើងនៃទិន្នន័យ (សូមមើលស្លាយបន្ទាប់) នៅ 125 GeV គឺជាសញ្ញានៃភាគល្អិត 125 GeV ថ្មី (Higgs boson) ។

គំនូរជីវចលនៃការវិវត្តន៍នៃទិន្នន័យសម្រាប់ Higgs boson ដូចដែលវាប្រមូលផ្តុំគឺនៅលើគេហទំព័រដើម។

សញ្ញា Higgs boson កើនឡើងយឺតៗពីលើផ្ទៃខាងក្រោយ។

ទិន្នន័យពី Higgs boson បំបែកទៅជា photon ពីរ

បំបែកទៅជា photon ពីរ (H → γ + γ) មានផ្ទៃខាងក្រោយកាន់តែទូលំទូលាយ ប៉ុន្តែទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សញ្ញាត្រូវបានសម្គាល់យ៉ាងច្បាស់។

នេះ​ជា​អ៊ីស្តូក្រាម​នៃ​ម៉ាស់​មិន​ប្រែប្រួល​សម្រាប់​ការ​ពុក​រលួយ​របស់ Higgs boson ជា​ពីរ​ផូតុន។ ដូចដែលអ្នកអាចឃើញផ្ទៃខាងក្រោយគឺធំទូលាយណាស់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងតារាងមុន។ នេះគឺដោយសារតែមានដំណើរការជាច្រើនទៀតដែលផលិត photon ពីរ ជាងដំណើរការដែលផលិត lepton ចំនួនបួន។

បន្ទាត់ក្រហមដាច់ៗបង្ហាញផ្ទៃខាងក្រោយ ហើយបន្ទាត់ក្រហមក្រាស់បង្ហាញផលបូកនៃផ្ទៃខាងក្រោយ និងសញ្ញា។ យើងឃើញថាទិន្នន័យគឺស្ថិតនៅក្នុងការព្រមព្រៀងគ្នាដ៏ល្អជាមួយនឹងភាគល្អិតថ្មីមួយនៅជុំវិញ 125 GeV ។

គុណវិបត្តិនៃទិន្នន័យដំបូង

ទិន្នន័យមានភាពទាក់ទាញ ប៉ុន្តែមិនល្អឥតខ្ចោះ និងមានដែនកំណត់សំខាន់ៗ។ ត្រឹមថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2012 មិនមានស្ថិតិគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីកំណត់អត្រាដែលភាគល្អិតមួយ (Higgs boson) រលួយទៅជាសំណុំផ្សេងៗនៃភាគល្អិតធំតិច (ដែលគេហៅថា "សមាមាត្រសាខា") ដែលព្យាករណ៍ដោយគំរូស្តង់ដារ។

"សមាមាត្រសាខា" គឺគ្រាន់តែជាប្រូបាប៊ីលីតេដែលភាគល្អិតនឹងរលួយតាមរយៈឆានែលបំបែកដែលបានផ្តល់ឱ្យ។ សមាមាត្រទាំងនេះត្រូវបានព្យាករណ៍ដោយគំរូស្តង់ដារ និងវាស់វែងដោយការសង្កេតម្តងហើយម្តងទៀតនូវការពុកផុយនៃភាគល្អិតដូចគ្នា។

ក្រាហ្វខាងក្រោមបង្ហាញពីការវាស់វែងដ៏ល្អបំផុតនៃសមាមាត្រសាខាដែលយើងអាចធ្វើបាននៅឆ្នាំ 2013 ។ ដោយសារទាំងនេះគឺជាសមាមាត្រដែលបានព្យាករណ៍ដោយគំរូស្តង់ដារ ការរំពឹងទុកគឺ 1.0 ។ ចំណុចគឺជាការវាស់វែងបច្ចុប្បន្ន។ ជាក់ស្តែង របារកំហុស (បន្ទាត់ក្រហម) ភាគច្រើននៅតែធំពេកដើម្បីធ្វើការសន្និដ្ឋានធ្ងន់ធ្ងរ។ ផ្នែកទាំងនេះត្រូវបានខ្លីដោយសារទិន្នន័យថ្មីត្រូវបានទទួល ហើយពិន្ទុអាចផ្លាស់ទីបាន។

តើអ្នកដឹងដោយរបៀបណាថាមនុស្សម្នាក់កំពុងសង្កេតមើលព្រឹត្តិការណ៍បេក្ខជនសម្រាប់ Higgs boson? មានប៉ារ៉ាម៉ែត្រតែមួយគត់ដែលបែងចែកព្រឹត្តិការណ៍បែបនេះ។

តើភាគល្អិតជា Higgs boson មែនទេ?

ខណៈពេលដែលភាគល្អិតថ្មីត្រូវបានគេរកឃើញថានឹងពុកផុយ អត្រាដែលវាកំពុងកើតឡើងនៅតែមិនច្បាស់លាស់ត្រឹមថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា។ វាមិនត្រូវបានគេដឹងសូម្បីតែថាតើភាគល្អិតដែលបានរកឃើញមានលេខ quantum ត្រឹមត្រូវឬអត់ ពោលគឺថាតើវាមានការបង្វិល និងភាពស្មើគ្នាដែលទាមទារសម្រាប់ Higgs boson ដែរឬទេ។

ម្យ៉ាងវិញទៀត នៅថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា ភាគល្អិតមើលទៅដូចជាសត្វទា ប៉ុន្តែយើងត្រូវធ្វើឱ្យប្រាកដថា វាហែលដូចទា និងជល់ដូចទា។

លទ្ធផលទាំងអស់ពីការពិសោធន៍ ATLAS និង CMS នៃ Large Hadron Collider (ក៏ដូចជាការប៉ះទង្គិច Tevatron នៅ Fermilab) បន្ទាប់ពីថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2012 បានបង្ហាញពីកិច្ចព្រមព្រៀងដ៏គួរឱ្យកត់សម្គាល់ជាមួយនឹងសមាមាត្រដែលរំពឹងទុកសម្រាប់វិធីបំបែកចំនួនប្រាំដែលបានពិភាក្សាខាងលើ និងយល់ព្រមជាមួយនឹងការបង្វិលដែលរំពឹងទុក។ (ស្មើនឹងសូន្យ) និង parity (ស្មើនឹង +1) ដែលជាលេខ quantum មូលដ្ឋាន។

ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងនេះមានសារៈសំខាន់ក្នុងការកំណត់ថាតើភាគល្អិតថ្មីគឺពិតជា Higgs boson ឬភាគល្អិតដែលមិនរំពឹងទុកផ្សេងទៀត។ ដូច្នេះភស្តុតាងដែលមានទាំងអស់ចង្អុលបង្ហាញ Higgs boson ពីគំរូស្តង់ដារ។

អ្នក​រូបវិទ្យា​ខ្លះ​ចាត់​ទុក​នេះ​ជា​ការ​ខក​ចិត្ត! ប្រសិនបើភាគល្អិតថ្មីគឺជា Higgs boson ពី Standard Model នោះ Standard Model គឺចាំបាច់ពេញលេញ។ អ្វី​ដែល​អាច​ធ្វើ​បាន​ឥឡូវ​នេះ​គឺ​ការ​វាស់​ស្ទង់​ដោយ​ការ​បង្កើន​ភាព​ជាក់លាក់​នៃ​អ្វី​ដែល​ត្រូវ​បាន​រក​ឃើញ​រួច​ហើយ។

ប៉ុន្តែប្រសិនបើភាគល្អិតថ្មីប្រែទៅជាអ្វីដែលមិនបានព្យាករណ៍ដោយ Standard Model នោះវានឹងបើកទ្វារទៅរកទ្រឹស្តី និងគំនិតថ្មីៗជាច្រើនដែលត្រូវសាកល្បង។ លទ្ធផលដែលមិននឹកស្មានដល់តែងតែត្រូវការការពន្យល់ថ្មីៗ និងជួយជំរុញទ្រឹស្តីរូបវិទ្យាទៅមុខ។

តើម៉ាស់មកពីណាក្នុងចក្រវាឡ?

នៅក្នុងរូបធាតុធម្មតា ភាគច្រើននៃម៉ាស់មាននៅក្នុងអាតូម ហើយដើម្បីឱ្យកាន់តែច្បាស់លាស់ វាមាននៅក្នុងស្នូលដែលមានប្រូតុង និងនឺត្រុង។

ប្រូតុង និងនឺត្រុងត្រូវបានផលិតចេញពី quarks ចំនួនបី ដែលទទួលបានម៉ាស់របស់វាដោយអន្តរកម្មជាមួយវាល Higgs ។

ប៉ុន្តែ... ម៉ាស់ quark រួមចំណែកប្រហែល 10 MeV ដែលជាប្រហែល 1% នៃម៉ាស់ប្រូតុង និងនឺត្រុង។ ដូច្នេះតើម៉ាស់ដែលនៅសល់មកពីណា?

វាប្រែថាម៉ាសនៃប្រូតុងមួយកើតឡើងពីថាមពល kinetic នៃ quarks ធាតុផ្សំរបស់វា។ ដូចដែលអ្នកដឹង ម៉ាស់ និងថាមពលគឺទាក់ទងគ្នាដោយសមភាព E=mc 2។

ដូច្នេះមានតែប្រភាគតូចមួយនៃម៉ាសនៃរូបធាតុធម្មតានៅក្នុងសកលលោកដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់យន្តការ Higgs ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដូចដែលយើងនឹងឃើញនៅក្នុងផ្នែកបន្ទាប់ សកលលោកនឹងមិនអាចរស់នៅបានទាំងស្រុងដោយគ្មានម៉ាស់ Higgs ហើយនឹងមិនមាននរណាម្នាក់រកឃើញយន្តការ Higgs នោះទេ!

ប្រសិនបើគ្មានវាល Higgs?

ប្រសិនបើគ្មានវាល Higgs តើសកលលោកនឹងទៅជាយ៉ាងណា?

វាមិនច្បាស់នោះទេ។

ប្រាកដណាស់ គ្មានអ្វីអាចចងអេឡិចត្រុងនៅក្នុងអាតូមបានទេ។ ពួកគេនឹងហោះហើរដាច់ពីគ្នាក្នុងល្បឿនពន្លឺ។

ប៉ុន្តែ quarks ត្រូវបានចងភ្ជាប់ដោយអន្តរកម្មដ៏រឹងមាំ ហើយមិនអាចមានក្នុងទម្រង់សេរីបានទេ។ រដ្ឋមួយចំនួននៃ quarks អាចត្រូវបានរក្សាទុក ប៉ុន្តែវាមិនច្បាស់អំពីប្រូតុង និងនឺត្រុងទេ។

ទាំងអស់នេះប្រហែលជាបញ្ហានុយក្លេអ៊ែរ។ ហើយប្រហែលជាអ្វីៗទាំងអស់នេះដួលរលំដោយសារទំនាញផែនដី។

ការពិតដែលយើងដឹងច្បាស់៖ សកលលោកនឹងត្រជាក់ ងងឹត និងគ្មានជីវិត។
ដូច្នេះ Higgs boson ជួយសង្រ្គោះយើងពីសកលលោកដ៏ត្រជាក់ ងងឹត និងគ្មានជីវិត ដែលមិនមានមនុស្សស្វែងរក Higgs boson ។

តើ Higgs boson ជា boson ពី Standard Model មែនទេ?

យើងដឹងច្បាស់ថាភាគល្អិតដែលយើងបានរកឃើញគឺ Higgs boson ។ យើងក៏ដឹងដែរថាវាស្រដៀងទៅនឹង Higgs boson ពីគំរូស្តង់ដារ។ ប៉ុន្តែ​មាន​ចំណុច​ពីរ​ដែល​នៅ​មិន​ទាន់​បញ្ជាក់​បាន៖

1. ទោះបីជាការពិតដែលថា Higgs boson មកពីគំរូស្តង់ដារក៏ដោយ ក៏មានភាពខុសប្លែកគ្នាតិចតួចដែលបង្ហាញពីអត្ថិភាព រូបវិទ្យាថ្មី។(ឥឡូវមិនស្គាល់) ។
2. មាន Higgs bosons ច្រើនជាងមួយ ដែលមានម៉ាស់ខុសៗគ្នា។ នេះ​ក៏​បង្ហាញ​ថា​នឹង​មាន​ទ្រឹស្ដី​ថ្មី​ដើម្បី​ស្វែង​យល់។

មានតែពេលវេលា និងទិន្នន័យថ្មីប៉ុណ្ណោះដែលនឹងបង្ហាញទាំងភាពបរិសុទ្ធនៃគំរូស្តង់ដារ និង boson របស់វា ឬទ្រឹស្តីរូបវិទ្យាដ៏គួរឱ្យរំភើបថ្មី។

ប៉ុន្តែអ្នកតំណាងនៃសាសនាជំរុញយ៉ាងសកម្មអ្នកសារព័ត៌មាន និងអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រកុំឱ្យហៅ ហ៊ីក បូសុន ជាភាគល្អិតរបស់ព្រះ។ ឈ្មោះហៅក្រៅនេះសម្រាប់ភាគល្អិតបឋមដែលបានរកឃើញបង្កប់ន័យថាអាថ៌កំបាំងនៃការបង្កើតនឹងត្រូវបានបង្ហាញឱ្យឃើញក្នុងពេលឆាប់ៗនេះ ពិភពវិទ្យាសាស្ត្រហើយនឹងអាចចូលទៅដល់ចិត្តមនុស្សបាន។ ហើយនេះបើយោងតាមសាសនាជាច្រើន គឺជាការភូតភរទាំងស្រុង។ ភាគល្អិតបឋមមិនអាចត្រូវបានកំណត់គុណសម្បត្ដិដ៏ទេវភាពទេ បើមិនដូច្នេះទេ វាហាក់ដូចជាវិទ្យាសាស្ត្រកំពុងព្យាយាមបង្កើតដំណើរការនៃការបង្កើតដោយសិប្បនិម្មិតនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ឬសិក្សាព្រះដោយប្រើមធ្យោបាយទំនើប។

ទស្សនវិទូ​ក៏​បាន​ក្លាយ​ជា​អ្នក​ប្រឆាំង​នឹង​ការ​ប្រើ​ពាក្យ​«ភាគល្អិត​ព្រះ»។ ការកើនឡើងអាថ៌កំបាំង វិទ្យា​សា​ស្រ្ត​ធម្មជាតិរំឮកដល់ការពន្យល់ពីបុរាណនៃអាថ៌កំបាំងនៃការបង្កើត ដែលអ្នកទ្រឹស្ដី និងទស្សនវិទូបុរាណបានព្យាយាមដោះស្រាយ។ លើសពីនេះទៀត ដោយការហៅភាគល្អិតបឋមមួយថាជាភាគល្អិតរបស់ព្រះ ការសន្យាត្រូវបានបំពេញដើម្បីបង្ហាញលំហទាំងអស់ ដើម្បីស្វែងរកភាគល្អិតចុងក្រោយ បន្ទាប់ពីនោះត្រូវបើកបន្ថែមទៀត។ ដូច្នេះ លទ្ធផលនៃការស្រាវជ្រាវទស្សនវិជ្ជា និងទ្រឹស្ដីមិនអាចជំនួសដោយការស្រាវជ្រាវរូបវិទ្យាទំនើបបានទេ។

ឈ្មោះ "ភាគល្អិតរបស់ព្រះជាម្ចាស់" គឺគ្មានអ្វីក្រៅពីយុទ្ធសាស្ត្រទីផ្សារដែលបានបង្ហាញខ្លួនបន្ទាប់ពីលោក Leon Reederman បានបោះពុម្ពផ្សាយឯកសាររបស់គាត់ស្តីពីបញ្ហារបស់ Higgs boson ។ សៀវភៅ "ភាគល្អិតព្រះ" ត្រូវបានបោះពុម្ពនៅឆ្នាំ 1993 ។ ចាប់តាំងពីពេលនោះមក "" Higgs boson នេះទទួលបានប្រជាប្រិយភាពរបស់វា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ រូបវិទូខ្លួនឯងបានចាត់ទុកពាក្យនេះដោយចេតនា និងព្យាយាមមិនប្រើវា។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការរកឃើញរបស់ Higgs boson គឺមានសារៈសំខាន់ខ្លាំងណាស់សម្រាប់វិទ្យាសាស្ត្រទំនើប។ វាគឺយោងទៅតាមគំរូស្តង់ដារនៃរចនាសម្ព័ន្ធនៃសកលលោក ដែលផ្តល់ឱ្យវិទ្យាសាស្រ្តនូវគន្លឹះក្នុងការស្រាយយន្តការនៃការបង្កើតម៉ាស់។ អ្នករូបវិទ្យាក៏ជឿថា Big Bang ដែលបានកើតឡើងកាលពី 13.7 ពាន់លានឆ្នាំមុន និងបានសម្គាល់ការចាប់ផ្តើមនៃចក្រវាឡ មិនអាចកើតឡើងបានទេបើគ្មានការចូលរួមពីបូសុននេះ។ វាគឺជាកម្លាំងដែលនាំឱ្យមានការលេចចេញនូវភាគល្អិតបឋមនេះ ដែលនាំឱ្យមានការកកើតនៃកាឡាក់ស៊ី ផ្កាយ និងភពនានាពីភពបឋម។ ពីទាំងអស់នេះវាកើតឡើងថាដោយការរកឃើញ Higgs boson អ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានខិតទៅជិតការដោះស្រាយប្រភពដើមនៃសកលលោកហើយបានទទួលការបញ្ជាក់ពីគំរូនៃរចនាសម្ព័ន្ធរបស់វា។

លើសពីនេះ ឈ្មោះដែក "ភាគល្អិតព្រះ" ក៏និយាយអំពីការលំបាកដែលអ្នកវិទ្យាសាស្ត្របានជួបប្រទះក្នុងការបង្ហាញពីអត្ថិភាពនៃភាគល្អិតសម្មតិកម្មដែលត្រូវបានព្យាករណ៍ជាលើកដំបូងដោយ Higgs ក្នុងឆ្នាំ 1964 ។ សម្រាប់ ការពិសោធន៍វិទ្យាសាស្ត្រដើម្បីទទួលបានភាគល្អិតរបស់ព្រះជាម្ចាស់ នោះរថយន្ត Large Hadron Collider ត្រូវបានសាងសង់ឡើង ដោយចំណាយអស់ជាង 8 ពាន់លានដុល្លារ។ បន្ទាប់​មក​ជា​ច្រើន​ឆ្នាំ​មក​ហើយ ពួក​គេ​មិន​អាច​យក​វា​ទៅ​ធ្វើ​ការ​បាន​ទេ។ ហើយឥឡូវនេះ យើងត្រូវបញ្ជាក់ថា ភាគល្អិតដែលបានរកឃើញ គឺជាបំណែកដែលបាត់នៅក្នុង Standard Model of the Universe។

អ្នកសិក្សា Valery Rubakov វិទ្យាស្ថានស្រាវជ្រាវនុយក្លេអ៊ែរ RAS និងសាកលវិទ្យាល័យរដ្ឋម៉ូស្គូ។

នៅថ្ងៃទី 4 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2012 ព្រឹត្តិការណ៍នៃសារៈសំខាន់ដ៏អស្ចារ្យមួយសម្រាប់រូបវិទ្យាបានកើតឡើង៖ នៅក្នុងសិក្ខាសាលាមួយនៅ CERN ( មជ្ឈមណ្ឌលអឺរ៉ុបការស្រាវជ្រាវនុយក្លេអ៊ែរ) បានប្រកាសពីការរកឃើញនៃភាគល្អិតថ្មីមួយ ដែលក្នុងនាមជាអ្នកនិពន្ធនៃការរកឃើញយ៉ាងប្រុងប្រយ័ត្ន លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វាត្រូវគ្នាទៅនឹង boson បឋមដែលបានព្យាករណ៍តាមទ្រឹស្តីនៃគំរូស្តង់ដារនៃរូបវិទ្យាភាគល្អិត។ ជាធម្មតាវាត្រូវបានគេហៅថា Higgs boson ទោះបីជាឈ្មោះនេះមិនគ្រប់គ្រាន់ទាំងស្រុងក៏ដោយ។ ត្រូវហើយតាមដែលអាចធ្វើបាន យើងកំពុងនិយាយអំពីការរកឃើញវត្ថុសំខាន់មួយនៃរូបវិទ្យាមូលដ្ឋាន ដែលមិនមាន analogues ក្នុងចំណោមភាគល្អិតបឋមដែលគេស្គាល់ ហើយកាន់កាប់កន្លែងពិសេសមួយនៅក្នុងរូបភាពរូបវិទ្យានៃពិភពលោក (សូមមើល "វិទ្យាសាស្រ្ត និងជីវិត" លេខ 1, 1996, អត្ថបទ "Boson Higgs គឺចាំបាច់!") ។

ឧបករណ៍ចាប់ LHC-B ត្រូវបានរចនាឡើងដើម្បីសិក្សាពីលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ B-mesons - hadrons ដែលមាន b-quark ។ ភាគល្អិតទាំងនេះបានបែកខ្ញែកយ៉ាងឆាប់រហ័ស ដោយមានពេលវេលាហោះហើរចេញពីធ្នឹមភាគល្អិតត្រឹមតែមួយមីលីម៉ែត្រប៉ុណ្ណោះ។ រូបថត៖ Maximilien Brice, CERN ។

ភាគល្អិតបឋមនៃគំរូស្តង់ដារ។ ស្ទើរតែទាំងអស់នៃពួកវាមាន antiparticles ផ្ទាល់របស់ពួកគេ ដែលត្រូវបានកំណត់ដោយនិមិត្តសញ្ញាដែលមាន tilde នៅលើកំពូល។

អន្តរកម្មនៅក្នុងពិភពមីក្រូ។ អន្តរកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញេទិកកើតឡើងដោយសារតែការបំភាយនិងការស្រូបយកសារធាតុហ្វូតូន (ក) ។ អន្តរកម្មខ្សោយមានលក្ខណៈស្រដៀងគ្នា៖ ពួកគេត្រូវបានបង្កឡើងដោយការបំភាយ ការស្រូប ឬការរលួយនៃ Z-bosons (b) ឬ W-bosons (c) ។

Higgs boson H (spin 0) បំបែកទៅជា photons ពីរ (spin 1) ដែលការបង្វិលគឺ antiparallel និងបន្ថែមរហូតដល់ 0។

នៅពេលដែល photon ត្រូវបានបញ្ចេញ ឬ Z-boson ត្រូវបានបញ្ចេញដោយអេឡិចត្រុងលឿន ការព្យាករណ៍នៃការបង្វិលរបស់វាទៅលើទិសដៅនៃចលនាមិនផ្លាស់ប្តូរទេ។ ព្រួញរាងជារង្វង់បង្ហាញពីការបង្វិលខាងក្នុងរបស់អេឡិចត្រុង។

នៅក្នុងវាលម៉ាញេទិកឯកសណ្ឋាន អេឡិចត្រុងមួយផ្លាស់ទីក្នុងបន្ទាត់ត្រង់តាមបណ្តោយវាល និងក្នុងវង់មួយក្នុងទិសដៅផ្សេងទៀត។

ហ្វូតុននៃរលកវែង ហើយដូច្នេះថាមពលទាបមិនអាចដោះស្រាយរចនាសម្ព័ន្ធនៃ π-meson - គូ quark-antiquark បានទេ។

ភាគល្អិតបានពន្លឿនទៅជាថាមពលដ៏ធំសម្បើមនៅក្នុង Large Hadron Collider បុកគ្នាបង្កើតភាគល្អិតបន្ទាប់បន្សំជាច្រើន - ផលិតផលប្រតិកម្ម។ ក្នុងចំនោមពួកគេ Higgs boson ត្រូវបានគេរកឃើញ ដែលអ្នករូបវិទ្យាសង្ឃឹមថានឹងរកឃើញអស់រយៈពេលជិតកន្លះសតវត្សមកហើយ។

រូបវិទូជនជាតិអង់គ្លេស Peter W. Higgs បានបង្ហាញឱ្យឃើញនៅដើមទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 ថានៅក្នុងគំរូស្តង់ដារនៃភាគល្អិតបឋមត្រូវតែមានបូសុនមួយទៀត - បរិមាណនៃវាលដែលបង្កើតម៉ាស់នៅក្នុងរូបធាតុ។

តើមានអ្វីកើតឡើងនៅសិក្ខាសាលា និងមុនវា។

ការ​ប្រកាស​សិក្ខា​សាលា​នេះ​បាន​ធ្វើ​ឡើង​នៅ​ចុង​ខែ​មិថុនា ហើយ​វា​បាន​ដឹង​ភ្លាម​ថា​នឹង​មាន​លក្ខណៈ​វិសាមញ្ញ។ ការពិតគឺថាការចង្អុលបង្ហាញដំបូងនៃអត្ថិភាពនៃបូសុនថ្មីត្រូវបានទទួលមកវិញនៅក្នុងខែធ្នូ ឆ្នាំ 2011 នៅក្នុងការពិសោធន៍ ATLAS និង CMS ដែលធ្វើឡើងនៅ Large Hadron Collider (LHC) នៅ CERN ។ លើសពីនេះ មិនយូរប៉ុន្មានមុនសិក្ខាសាលា សារមួយបានលេចចេញឡើងថា ទិន្នន័យពីការពិសោធនៅឧបករណ៍បុកប្រូតូ-អង់ទីប្រូតុន Tevatron (Fermilab សហរដ្ឋអាមេរិក) ក៏បង្ហាញពីអត្ថិភាពនៃបូសុនថ្មីមួយផងដែរ។ ទាំងអស់នេះមិនទាន់គ្រប់គ្រាន់ដើម្បីនិយាយអំពីរបកគំហើញមួយ។ ប៉ុន្តែចាប់តាំងពីខែធ្នូមក បរិមាណទិន្នន័យដែលប្រមូលបាននៅ LHC បានកើនឡើងទ្វេដង ហើយវិធីសាស្ត្រសម្រាប់ដំណើរការវាកាន់តែទំនើប។ លទ្ធផលគឺគួរអោយចាប់អារម្មណ៍៖ នៅក្នុងការពិសោធន៍ ATLAS និង CMS នីមួយៗដោយឡែកពីគ្នា ភាពជឿជាក់ខាងស្ថិតិនៃសញ្ញាបានឈានដល់តម្លៃដែលត្រូវបានចាត់ទុកថាជាកម្រិតនៃការរកឃើញនៅក្នុងរូបវិទ្យាភាគល្អិត (គម្លាតស្តង់ដារប្រាំ) ។

សិក្ខាសាលា​នេះ​បាន​ប្រព្រឹត្ត​ទៅ​ក្នុង​បរិយាកាស​រីករាយ។ បន្ថែមពីលើអ្នកស្រាវជ្រាវដែលធ្វើការនៅ CERN និងនិស្សិតដែលកំពុងសិក្សានៅទីនោះក្នុងកម្មវិធីរដូវក្តៅ វាត្រូវបាន "ទៅទស្សនា" តាមរយៈអ៊ីនធឺណិតដោយអ្នកចូលរួមនៃសន្និសីទដ៏ធំបំផុតស្តីពីរូបវិទ្យាថាមពលខ្ពស់ ដែលបានបើកនៅទីក្រុងមែលប៊ននៅថ្ងៃតែមួយ។ សិក្ខាសាលា​នេះ​ត្រូវ​បាន​ផ្សាយ​តាម​ប្រព័ន្ធ​អ៊ីនធឺណិត​នៅ​ក្នុង មជ្ឈមណ្ឌលវិទ្យាសាស្ត្រនិងសាកលវិទ្យាល័យនៅទូទាំងពិភពលោក រួមទាំងប្រទេសរុស្ស៊ីផងដែរ។ បន្ទាប់ពីការធ្វើបទបង្ហាញគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ដោយអ្នកដឹកនាំនៃកិច្ចសហប្រតិបត្តិការ CMS - Joe Incandela និង ATLAS - Fabiola Gianotti នាយក​ប្រតិបត្តិ CERN Rolf Heuer បានសន្និដ្ឋានថា "ខ្ញុំគិតថាយើងមានវា!" ("ខ្ញុំគិតថាយើងមានវានៅក្នុងដៃរបស់យើង!") ។

ដូច្នេះ​តើ​អ្វី​នៅ​ក្នុង​ដៃ​របស់​យើង ហើយ​ហេតុ​អ្វី​បាន​ជា​អ្នក​ទ្រឹស្ដី​កើត​ឡើង?

តើភាគល្អិតថ្មីគឺជាអ្វី?

កំណែតិចតួចបំផុតនៃទ្រឹស្តី microworld ត្រូវបានគេហៅថា គំរូស្តង់ដារ។ វារួមបញ្ចូលភាគល្អិតបឋមដែលគេស្គាល់ទាំងអស់ (យើងរាយបញ្ជីពួកវាខាងក្រោម) និងអន្តរកម្មដែលគេស្គាល់ទាំងអស់រវាងពួកវា។ អន្តរកម្មទំនាញនៅដាច់ពីគ្នា៖ វាមិនអាស្រ័យលើប្រភេទនៃភាគល្អិតបឋមទេ ប៉ុន្តែត្រូវបានពិពណ៌នាដោយទ្រឹស្តីទូទៅរបស់អែងស្តែងនៃទំនាក់ទំនង។ Higgs boson នៅតែជាធាតុតែមួយគត់នៃ Standard Model ដែលមិនត្រូវបានរកឃើញរហូតមកដល់ពេលថ្មីៗនេះ។

យើង​ហៅ​គំរូ​ស្តង់ដារ​តិចតួច​យ៉ាង​ជាក់លាក់​ព្រោះ​គ្មាន​ភាគល្អិត​បឋម​ផ្សេងទៀត​នៅក្នុង​វា​ទេ។ ជាពិសេសវាមានមួយ និងតែមួយគត់គឺ Higgs boson ហើយវាគឺជាភាគល្អិតបឋម មិនមែនជាសមាសធាតុផ្សំទេ (លទ្ធភាពផ្សេងទៀតនឹងត្រូវបានពិភាក្សាខាងក្រោម)។ ទិដ្ឋភាពភាគច្រើននៃគំរូស្តង់ដារ - លើកលែងតែវិស័យថ្មីដែល Higgs boson ជាកម្មសិទ្ធិ - ត្រូវបានសាកល្បងនៅក្នុងការពិសោធន៍ជាច្រើន ហើយភារកិច្ចចម្បងនៅក្នុងកម្មវិធីការងារ LHC គឺដើម្បីរកឱ្យឃើញថាតើកំណែតិចតួចបំផុតនៃទ្រឹស្តីគឺពិតជា បានអនុវត្តនៅក្នុងធម្មជាតិ និងរបៀបដែលវាពិពណ៌នាយ៉ាងពេញលេញអំពី microworld ។

ក្នុងអំឡុងពេលនៃការអនុវត្តកម្មវិធីនេះ ភាគល្អិតថ្មីមួយត្រូវបានរកឃើញ ដែលធ្ងន់ណាស់ដោយស្តង់ដារនៃរូបវិទ្យាមីក្រូពិភពលោក។ នៅក្នុងវិស័យវិទ្យាសាស្ត្រនេះ ម៉ាស់ត្រូវបានវាស់ជាឯកតាថាមពល ដោយចងចាំពីទំនាក់ទំនង E = mс 2 រវាងម៉ាស និងថាមពលសម្រាក។ ឯកតានៃថាមពលគឺអេឡិចត្រុងវ៉ុល (eV) - ថាមពលដែលអេឡិចត្រុងទទួលបានបន្ទាប់ពីឆ្លងកាត់ភាពខុសគ្នាសក្តានុពលនៃ 1 វ៉ុលហើយនិស្សន្ទវត្ថុរបស់វា - MeV (លាន, 10 6 eV), GeV (ពាន់លាន, 10 9 eV), TeV (លានលាន, 10 12 eV) ។ ម៉ាស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងឯកតាទាំងនេះគឺ 0.5 MeV ប្រូតុងគឺប្រហែល 1 GeV ហើយភាគល្អិតបឋមដែលគេស្គាល់ខ្លាំងជាងគេគឺ t-quark គឺ 173 GeV ។ ដូច្នេះម៉ាស់នៃភាគល្អិតថ្មីគឺ 125-126 GeV (ភាពមិនច្បាស់លាស់ត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងកំហុសរង្វាស់) ។ ចូរហៅភាគល្អិតថ្មីនេះ N.

វាមិនមានបន្ទុកអគ្គីសនី មិនស្ថិតស្ថេរ និងអាចរលួយតាមវិធីផ្សេងៗ។ វាត្រូវបានគេរកឃើញនៅ CERN Large Hadron Collider ដោយសិក្សាពីការបំបែកទៅជាហ្វូតុងពីរគឺ H → γγ និងទៅជាគូអេឡិចត្រុង-positron និង/ឬ muon-antimuon គូ H → e + e - e + e - , H → e + e - μ + μ - , H → μ + μ - μ + μ-។ ប្រភេទទីពីរនៃដំណើរការត្រូវបានសរសេរជា H → 4ℓ ដែល ℓ តំណាងឱ្យភាគល្អិតមួយនៃ e +, e -, μ + ឬ μ - (ពួកវាត្រូវបានគេហៅថា lepton) ។ ទាំង CMS និង ATLAS ក៏រាយការណ៍ពីព្រឹត្តិការណ៍លើសមួយចំនួនផងដែរ ដែលអាចត្រូវបានពន្យល់ដោយ H → 2ℓ2ν decays ដែល ν ជានឺត្រុង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការលើសនេះមិនទាន់មានអត្ថន័យស្ថិតិខ្ពស់នៅឡើយ។

ជាទូទៅ អ្វីគ្រប់យ៉ាងដែលឥឡូវនេះត្រូវបានគេស្គាល់អំពីភាគល្អិតថ្មីគឺស្របជាមួយនឹងការបកស្រាយរបស់វាថាជា Higgs boson ដែលព្យាករណ៍ដោយកំណែសាមញ្ញបំផុតនៃទ្រឹស្តីនៃភាគល្អិតបឋម - គំរូស្តង់ដារ។ នៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ វាគឺអាចធ្វើទៅបានដើម្បីគណនាទាំងប្រូបាប៊ីលីតេនៃការផលិត Higgs boson នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចប្រូតុង-ប្រូតុងនៅឯ Large Hadron Collider និងប្រូបាប៊ីលីតេនៃការពុកផុយរបស់វា ហើយដោយហេតុនេះអាចព្យាករណ៍ពីចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ដែលរំពឹងទុក។ ការទស្សន៍ទាយត្រូវបានបញ្ជាក់យ៉ាងល្អដោយការពិសោធន៍ ប៉ុន្តែជាការពិតណាស់នៅក្នុងដែនកំណត់នៃកំហុស។ កំហុសក្នុងការពិសោធន៍នៅតែមានច្រើន ហើយតម្លៃវាស់នៅតែមានតិចតួចណាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាជាការលំបាកក្នុងការសង្ស័យថាវាគឺជា Higgs boson ឬអ្វីមួយដែលស្រដៀងនឹងវាដែលត្រូវបានរកឃើញ ជាពិសេសការពិចារណាថាការពុកផុយទាំងនេះគួរតែកម្រណាស់៖ 2 ក្នុងចំណោម 1000 Higgs bosons បំបែកទៅជា photon ពីរ និង 1 ក្នុងចំណោម 10,000 ។ រលួយទៅជា 4ℓ ។

ក្នុង​ករណី​ជាង​ពាក់​កណ្ដាល​នៃ​ករណី Higgs boson គួរ​តែ​រលួយ​ទៅ​ជា b-quark - b-antiquark pair: H → bb̃ ។ កំណើតនៃគូbb̃នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងប្រូតុង-ប្រូតុង (និងប្រូតុង-អង់ទីប្រូតុង) គឺជាបាតុភូតញឹកញាប់ណាស់ ទោះបីជាមិនមាន Higgs boson ក៏ដោយ ហើយវាមិនទាន់អាចបំបែកសញ្ញាចេញពីវាពី "សំលេងរំខាន" នេះបានទេ (អ្នករូបវិទ្យានិយាយថា ផ្ទៃខាងក្រោយ ) នៅក្នុងការពិសោធន៍នៅ LHC ។ នេះត្រូវបានសម្រេចបានមួយផ្នែកនៅឯការប៉ះទង្គិច Tevatron ហើយទោះបីជាសារៈសំខាន់ស្ថិតិមានការថយចុះគួរឱ្យកត់សម្គាល់ក៏ដោយទិន្នន័យទាំងនេះក៏ស្របគ្នាជាមួយនឹងការព្យាករណ៍នៃគំរូស្តង់ដារផងដែរ។

ភាគល្អិតបឋមទាំងអស់មានការបង្វិល - សន្ទុះជ្រុងខាងក្នុង។ ការបង្វិលនៃភាគល្អិតអាចជាចំនួនគត់ (រាប់បញ្ចូលទាំងសូន្យ) ឬពាក់កណ្តាលចំនួនគត់ក្នុងឯកតានៃ ћ ថេររបស់ Planck ។ ភាគល្អិត​ដែល​មាន​ចំនួន​វិល​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅ​ថា bosons ហើយ​ភាគល្អិត​ដែល​មាន​ចំនួន​បង្វិល​ពាក់កណ្តាល​ត្រូវ​បាន​គេ​ហៅ​ថា fermions ។ ការបង្វិលនៃអេឡិចត្រុងគឺ 1/2 ការបង្វិលនៃ photon គឺ 1 ពីការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំនៅក្នុងការបំបែកនៃភាគល្អិតមួយចូលទៅក្នុងគូនៃ photon H → γγ វាដូចខាងក្រោម: ការបង្វិលនៃ photon គ្នាគឺចំនួនគត់; សន្ទុះមុំសរុបនៃស្ថានភាពចុងក្រោយ (គូនៃហ្វូតុន) តែងតែនៅដដែល។ នេះមានន័យថាស្ថានភាពដំបូងក៏នៅដដែល។

លើសពីនេះ វាមិនស្មើនឹងការរួបរួមទេ៖ ភាគល្អិតនៃការបង្វិល 1 មិនអាចបំបែកទៅជា photon ពីរជាមួយ spin 1។ អ្វីដែលនៅសេសសល់គឺ spin 0; 2 ឬច្រើនជាងនេះ។ ទោះបីជាការបង្វិលនៃភាគល្អិតថ្មីមិនទាន់ត្រូវបានវាស់វែងក៏ដោយ វាមិនទំនងទាល់តែសោះដែលយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយនឹងភាគល្អិតនៃ spin 2 ឬធំជាងនេះ។ វាស្ទើរតែប្រាកដណាស់ថាការបង្វិលរបស់ H គឺសូន្យ ហើយដូចដែលយើងនឹងឃើញ នេះគឺជាអ្វីដែល Higgs boson ត្រូវតែជា។

បញ្ចប់ការពិពណ៌នាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិដែលគេស្គាល់នៃភាគល្អិតថ្មី ឧបមាថាតាមស្តង់ដារនៃរូបវិទ្យាមីក្រូវើល វារស់នៅបានយូរណាស់។ ដោយផ្អែកលើទិន្នន័យពិសោធន៍ ការប៉ាន់ប្រមាណទាបនៃអាយុកាលរបស់វាផ្តល់ឱ្យ ТH> 10 -24 s ដែលមិនផ្ទុយនឹងការព្យាករណ៍នៃគំរូស្តង់ដារ: ТH = 1.6·10 -22 s ។ សម្រាប់ការប្រៀបធៀប៖ អាយុកាលរបស់ t-quark គឺ T t = 3·10 -25 s ។ ចំណាំថាការវាស់វែងដោយផ្ទាល់នៃអាយុកាលនៃភាគល្អិតថ្មីនៅ LHC គឺស្ទើរតែមិនអាចទៅរួចនោះទេ។

ហេតុអ្វីបានជាបូសុនមួយទៀត?

នៅក្នុងរូបវិទ្យា quantum ភាគល្អិតបឋមនីមួយៗ ដើរតួជា quantum នៃវាលជាក់លាក់មួយ ហើយផ្ទុយមកវិញ៖ វាលនីមួយៗមានភាគល្អិត quantum ផ្ទាល់ខ្លួន។ ឧទាហរណ៍ដ៏ល្បីបំផុតគឺ វាលអេឡិចត្រូម៉ាញេទិក និងបរិមាណរបស់វា ហ្វូតុន។ ដូច្នេះ សំណួរ​ដែល​ដាក់​ក្នុង​ចំណងជើង​អាច​ត្រូវ​បាន​កែទម្រង់​ដូច​តទៅ៖

ហេតុអ្វីបានជាវាលថ្មីត្រូវការ ហើយតើលក្ខណៈសម្បត្តិដែលរំពឹងទុករបស់វាគឺជាអ្វី?

ចំលើយខ្លីគឺថា ស៊ីមេទ្រីនៃទ្រឹស្ដីនៃមីក្រូវើល - ថាតើវាជាគំរូស្តង់ដារ ឬទ្រឹស្ដីស្មុគ្រស្មាញមួយចំនួន - ហាមឃាត់ភាគល្អិតបឋមពីការមានម៉ាស់ ហើយវាលថ្មីបំបែកស៊ីមេទ្រីទាំងនេះ និងធានានូវអត្ថិភាពនៃភាគល្អិត។ នៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ - កំណែសាមញ្ញបំផុតនៃទ្រឹស្តី (ប៉ុន្តែមានតែនៅក្នុងវាប៉ុណ្ណោះ!) - លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងអស់នៃវាលថ្មីហើយយោងទៅតាម boson ថ្មីលើកលែងតែម៉ាស់របស់វាត្រូវបានព្យាករណ៍ដោយមិនច្បាស់លាស់ម្តងទៀតដោយផ្អែកលើការពិចារណាស៊ីមេទ្រី។ . ដូចដែលយើងបាននិយាយ ទិន្នន័យពិសោធន៍ដែលមានគឺស្របជាមួយនឹងកំណែសាមញ្ញបំផុតនៃទ្រឹស្តី ប៉ុន្តែទិន្នន័យទាំងនេះនៅតែខ្វះខាត ហើយមានការងារជាច្រើននៅខាងមុខដើម្បីរកឱ្យឃើញច្បាស់អំពីរបៀបដែលផ្នែកថ្មីនៃរូបវិទ្យាភាគល្អិតបឋមដំណើរការ។

ចូរយើងពិចារណាយ៉ាងហោចណាស់ គ្រោងទូទៅតួនាទីនៃស៊ីមេទ្រីនៅក្នុងរូបវិទ្យានៃមីក្រូពិភពលោក។

ស៊ីមេទ្រី ច្បាប់អភិរក្ស និងការហាមឃាត់

ទ្រព្យសម្បត្តិរួមនៃទ្រឹស្ដីរូបវិទ្យា មិនថាមេកានិចញូតុន មេកានិកនៃទំនាក់ទំនងពិសេស មេកានិចកង់ទិច ឬទ្រឹស្ដីនៃមីក្រូវើល គឺថាស៊ីមេទ្រីនីមួយៗមានច្បាប់អភិរក្សផ្ទាល់ខ្លួន។ ឧទាហរណ៍ ស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការផ្លាស់ប្តូរពេលវេលា (នោះគឺជាការពិតដែលថាច្បាប់នៃរូបវិទ្យាគឺដូចគ្នានៅគ្រប់ពេលនៃពេលវេលា) ត្រូវគ្នាទៅនឹងច្បាប់នៃការអភិរក្សថាមពល ស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការផ្លាស់ប្តូរក្នុងលំហ ត្រូវនឹងច្បាប់។ ការអភិរក្សនៃសន្ទុះ និងស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការបង្វិលនៅក្នុងវា (ទិសដៅទាំងអស់ក្នុងលំហគឺស្មើគ្នា) - ច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំ។ ច្បាប់អភិរក្សក៏អាចបកស្រាយថាជាការហាមឃាត់ផងដែរ៖ ស៊ីមេទ្រីដែលបានរាយបញ្ជីហាមឃាត់ការផ្លាស់ប្តូរថាមពល សន្ទុះ និងសន្ទុះជ្រុងនៃប្រព័ន្ធបិទជិតក្នុងអំឡុងពេលវិវត្តរបស់វា។

និងច្រាសមកវិញ៖ ច្បាប់អភិរក្សនីមួយៗមានភាពស៊ីមេទ្រីផ្ទាល់ខ្លួន។ សេចក្តីថ្លែងការណ៍នេះគឺពិតជាត្រឹមត្រូវនៅក្នុងទ្រឹស្តី quantum ។ សំណួរកើតឡើង៖ តើស៊ីមេទ្រីអ្វីដែលត្រូវនឹងច្បាប់នៃការអភិរក្សបន្ទុកអគ្គីសនី? វាច្បាស់ណាស់ថា ស៊ីមេទ្រីនៃលំហ និងពេលវេលាដែលយើងទើបតែបានលើកឡើងនោះ មិនមានជាប់ពាក់ព័ន្ធជាមួយវាទេ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បន្ថែមពីលើភាពជាក់ស្តែង ស៊ីមេទ្រីនៃលំហអវកាស មានស៊ីមេទ្រី "ខាងក្នុង" ដែលមិនច្បាស់។ មួយក្នុងចំណោមពួកគេនាំទៅរកការអភិរក្សបន្ទុកអគ្គីសនី។ វាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់យើងដែលស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងដូចគ្នានេះ (យល់បានតែក្នុងន័យពង្រីកប៉ុណ្ណោះ - អ្នករូបវិទ្យាប្រើពាក្យ "ភាពប្រែប្រួលរង្វាស់") ពន្យល់ពីមូលហេតុដែលហ្វូតុនមិនមានម៉ាស់។ កង្វះនៃម៉ាស់នៅក្នុង photon មួយគឺទាក់ទងយ៉ាងជិតស្និទ្ធទៅនឹងការពិតដែលថាពន្លឺមានតែពីរប្រភេទនៃប៉ូល - ឆ្វេងនិងស្តាំ។

ដើម្បីបញ្ជាក់អំពីការតភ្ជាប់រវាងវត្តមានរបស់ប៉ូឡារីសៀនៃពន្លឺពីរប្រភេទ និងអវត្ដមាននៃម៉ាស់នៅក្នុងហ្វូតុន អនុញ្ញាតឱ្យយើងរំសាយមួយភ្លែតពីការនិយាយអំពីស៊ីមេទ្រី ហើយរំលឹកម្តងទៀតថាភាគល្អិតបឋមត្រូវបានកំណត់លក្ខណៈដោយការវិល ពាក់កណ្តាលចំនួនគត់ ឬចំនួនគត់ នៅក្នុងឯកតានៃថេររបស់ Planck ћ។ fermions បឋម (ភាគល្អិតបង្វិលពាក់កណ្តាលចំនួនគត់) មានវិល 1/2 ។ ទាំងនេះគឺជាអេឡិចត្រុងអ៊ី, អេឡិចត្រុងនឺត្រុណូ ν អ៊ី, អាណាឡូកធ្ងន់នៃអេឡិចត្រុង - muon μ និង tau lepton τ, នឺត្រុងណូស ν μ និង ν τ, quarks ប្រាំមួយប្រភេទ u, d, c, s, t, b និង antiparticles ដែលត្រូវគ្នានឹង ពួកវាទាំងអស់ (positron e +, electron antineutrino ν̃ e, antiquark ũ ។ល។)។ U និង d quarks មានពន្លឺ ហើយពួកវាបង្កើតបានជាប្រូតុង (សមាសភាពរបស់ quark uud) និងនឺត្រុង (udd) ។ ថ្មដែលនៅសេសសល់ (c, t, s, b) ធ្ងន់ជាង; ពួកវាជាផ្នែកមួយនៃភាគល្អិតដែលមានអាយុកាលខ្លី ឧទាហរណ៍ K-mesons ។

បូសុន ដែលជាភាគល្អិតនៃការបង្វិលទាំងមូល រួមបញ្ចូលមិនត្រឹមតែហ្វូតុងប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏មាន analogues ឆ្ងាយរបស់វាផងដែរ - gluons (វិល 1) ។ Gluons ទទួលខុសត្រូវចំពោះអន្តរកម្មរវាង quarks និងចងពួកវាទៅជាប្រូតុង នឺត្រុង និងភាគល្អិតធាតុផ្សំផ្សេងទៀត។ លើសពីនេះទៀតមានភាគល្អិត spin-1 ចំនួនបីបន្ថែមទៀត - W +, W - bosons និងអព្យាក្រឹត Z-boson ដែលនឹងត្រូវបានពិភាក្សាដូចខាងក្រោម។ ជាការប្រសើរណាស់, Higgs boson ដូចដែលបានរៀបរាប់រួចហើយគួរតែមានសូន្យវិល។ ឥឡូវនេះយើងបានរាយបញ្ជីភាគល្អិតបឋមទាំងអស់ដែលបានរកឃើញនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ។

ភាគល្អិតដ៏ធំនៃការបង្វិល s (គិតជាឯកតានៃ ћ) មានរដ្ឋ 2s + 1 ជាមួយនឹងការព្យាករបង្វិលផ្សេងគ្នាទៅលើអ័ក្សដែលបានផ្តល់ឱ្យ (ការបង្វិលគឺជាសន្ទុះជ្រុងខាងក្នុង - វ៉ិចទ័រ ដូច្នេះគំនិតនៃការព្យាកររបស់វាទៅលើអ័ក្សដែលបានផ្តល់ឱ្យមានអត្ថន័យធម្មតា) . ឧទាហរណ៍ ការបង្វិលនៃអេឡិចត្រុង (s = 1/2) នៅក្នុងស៊ុមសម្រាករបស់វាអាចត្រូវបានដឹកនាំ ឧទាហរណ៍ ឡើង (s 3 = +1/2) ឬចុះក្រោម (s 3 = -1/2) ។ បូសុន Z មានម៉ាសមិនសូន្យ និងវិល s = 1 ដូច្នេះវាមានរដ្ឋបីជាមួយនឹងការព្យាករបង្វិលផ្សេងគ្នា: s 3 = +1, 0 ឬ -1 ។ ស្ថានភាពគឺខុសគ្នាទាំងស្រុងជាមួយនឹងភាគល្អិតគ្មានម៉ាស។ ដោយសារពួកវាហោះហើរក្នុងល្បឿនពន្លឺ វាមិនអាចទៅរួចទេក្នុងការផ្លាស់ទីទៅប្រព័ន្ធយោងដែលភាគល្អិតបែបនេះសម្រាក។ យ៉ាង​ណា​ក៏​ដោយ យើង​អាច​និយាយ​អំពី​ភាព​ធ្ងន់​ធ្ងរ​របស់​វា—ការ​ព្យាករ​នៃ​ការ​បង្វិល​ទៅ​លើ​ទិសដៅ​នៃ​ចលនា។ ដូច្នេះទោះបីជាការវិលរបស់ហ្វូតុនគឺស្មើនឹងការរួបរួមក៏ដោយក៏មានការព្យាករណ៍បែបនេះតែពីរប៉ុណ្ណោះ - ក្នុងទិសដៅនៃចលនានិងប្រឆាំងនឹងវា។ ទាំងនេះ​គឺជា​ប៉ូល​ខាង​ស្តាំ និង​ឆ្វេង​នៃ​ពន្លឺ (photons)។ រដ្ឋទីបីជាមួយនឹងការព្យាករបង្វិលសូន្យដែលត្រូវតែមានប្រសិនបើហ្វូតុនមានម៉ាស់ត្រូវបានហាមឃាត់ដោយស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងជ្រៅនៃអេឡិចត្រូឌីណាមិកស៊ីមេទ្រីដែលនាំទៅដល់ការអភិរក្សបន្ទុកអគ្គីសនី។ ដូច្នេះ ស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងនេះហាមឃាត់អត្ថិភាពនៃម៉ាស់នៅក្នុងហ្វូតុន!

តើមានអ្វីខុស

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយអ្វីដែលចាប់អារម្មណ៍ចំពោះយើងមិនមែនជាហ្វូតូនទេប៉ុន្តែ W ± - និង Z-bosons ។ ភាគល្អិតទាំងនេះត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ 1983 នៅឯSpp̃S proton-antiproton collider នៅ CERN ហើយបានព្យាករណ៍ជាយូរមកហើយដោយអ្នកទ្រឹស្តីមានម៉ាស់ធំណាស់: W ± boson មានម៉ាស់ 80 GeV (ប្រហែល 80 ដងធ្ងន់ជាងប្រូតុង) និង Z boson មានម៉ាស់ 91 GeV ។ លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ W ± - និង Z-bosons ត្រូវបានគេស្គាល់យ៉ាងច្បាស់ដោយសារតែការពិសោធន៍នៅឯការប៉ះទង្គិចគ្នានៃអេឡិចត្រុង - ប៉ូស៊ីតរ៉ុន LEP (CERN) និង SLC (SLAC, សហរដ្ឋអាមេរិក) និងការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងប្រូតុង - អង់ទីប្រូតុង Tevatron (Fermilab សហរដ្ឋអាមេរិក): ភាពត្រឹមត្រូវនៃ ការវាស់វែងនៃបរិមាណមួយចំនួនដែលទាក់ទងនឹង W ± - និង Z-bosons ប្រសើរជាង 0.1% ។ លក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ពួកគេ និងភាគល្អិតផ្សេងទៀតផងដែរ ត្រូវបានពិពណ៌នាយ៉ាងល្អឥតខ្ចោះដោយ គំរូស្តង់ដារ។ នេះក៏អនុវត្តផងដែរចំពោះអន្តរកម្មនៃ W ± - និង Z-bosons ជាមួយអេឡិចត្រុង នឺត្រុងណូស ក្វាក និងភាគល្អិតផ្សេងទៀត។ អន្តរកម្មបែបនេះដោយវិធីនេះត្រូវបានគេហៅថាខ្សោយ។ ពួកគេត្រូវបានសិក្សាលម្អិត; ឧទាហរណ៍មួយក្នុងចំណោមឧទាហរណ៍ដែលគេស្គាល់ជាយូរមកហើយនៃការបង្ហាញរបស់ពួកគេគឺការបំបែកបេតានៃ muon, neutron និង nuclei ។

ដូចដែលបានបញ្ជាក់រួចមកហើយ W ± - និង Z-bosons នីមួយៗអាចស្ថិតនៅក្នុងស្ថានភាពវិលចំនួនបី ហើយមិនមែនពីរទេ ដូចជា photon មួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ពួកវាមានអន្តរកម្មជាមួយ fermion (នឺត្រុងណូស ក្វាក អេឡិចត្រុង ។ល។) ជាគោលការណ៍ដូចគ្នានឹងហ្វូតុងដែរ។ ជាឧទាហរណ៍ ហ្វូតុនមានអន្តរកម្មជាមួយបន្ទុកអគ្គីសនីនៃអេឡិចត្រុង និងចរន្តអគ្គិសនីដែលបង្កើតឡើងដោយអេឡិចត្រុងដែលកំពុងផ្លាស់ទី។ តាមរបៀបដូចគ្នា Z-boson ធ្វើអន្តរកម្មជាមួយបន្ទុកអេឡិចត្រុងជាក់លាក់មួយ និងចរន្តដែលកើតឡើងនៅពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទី មានតែបន្ទុកនេះ និងចរន្តប៉ុណ្ណោះដែលមិនមែនជាអគ្គិសនីនៅក្នុងធម្មជាតិ។ រហូត​ដល់​លក្ខណៈ​សំខាន់​មួយ ដែល​នឹង​ត្រូវ​ពិភាក្សា​ក្នុង​ពេល​ខ្លី ភាព​ស្រដៀង​គ្នា​នឹង​ត្រូវ​បាន​បញ្ចប់ ប្រសិន​បើ​បន្ថែម​លើ​បន្ទុក​អគ្គិសនី បន្ទុក Z ក៏​ត្រូវ​បាន​កំណត់​ទៅ​អេឡិចត្រុង​ដែរ។ ទាំង quarks និង neutrinos មានការចោទប្រកាន់ Z ផ្ទាល់ខ្លួន។

ភាពស្រដៀងគ្នាជាមួយអេឡិចត្រូឌីណាមិកពង្រីកបន្ថែមទៀត។ ដូចទ្រឹស្ដី photon ទ្រឹស្ដីនៃ W ± និង Z bosons មានភាពស៊ីសង្វាក់ខាងក្នុងយ៉ាងស៊ីជម្រៅជិតនឹងច្បាប់នៃការអភិរក្សបន្ទុកអគ្គីសនី។ នៅក្នុងការប្រៀបធៀបពេញលេញជាមួយ photon វាហាមឃាត់ W ± - និង Z-bosons ពីការមានបន្ទាត់រាងប៉ូលទីបីហើយដូច្នេះម៉ាស់។ នេះគឺជាកន្លែងដែលភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នាកើតឡើង៖ ការហាមឃាត់ស៊ីមេទ្រីលើម៉ាស់នៃភាគល្អិត spin-1 ដំណើរការសម្រាប់ photon ប៉ុន្តែមិនដំណើរការសម្រាប់ W ± - និង Z-bosons ទេ!

បន្ថែមទៀត។ អន្តរកម្មខ្សោយនៃអេឡិចត្រុង នឺត្រុងណូស ក្វាក និងភាគល្អិតផ្សេងទៀតជាមួយ W ± - និង Z-bosons កើតឡើងដូចជាប្រសិនបើសារធាតុ fermion ទាំងនេះមិនមានម៉ាស! ចំនួនប៉ូឡូរីសៀមិនមានអ្វីពាក់ព័ន្ធជាមួយវាទេ៖ ទាំង fermions ដ៏ធំ និងគ្មានម៉ាស មានបន្ទាត់រាងប៉ូលពីរ (ទិសដៅបង្វិល) ។ ចំណុចគឺថាតើ fermions ធ្វើអន្តរកម្មជាមួយ W ± និង Z bosons យ៉ាងដូចម្តេច។

ដើម្បីពន្យល់ពីខ្លឹមសារនៃបញ្ហា សូមបិទម៉ាស់អេឡិចត្រុងជាមុនសិន (តាមទ្រឹស្ដីនេះត្រូវបានអនុញ្ញាត) ហើយពិចារណាពិភពស្រមើស្រមៃដែលម៉ាស់អេឡិចត្រុងគឺសូន្យ។ នៅក្នុងពិភពលោកបែបនេះ អេឡិចត្រុងមួយហោះក្នុងល្បឿនពន្លឺ ហើយអាចមានការបង្វិលដឹកនាំទាំងក្នុងទិសដៅនៃចលនា ឬប្រឆាំងនឹងវា។ ចំពោះហ្វូតុន នៅក្នុងករណីទីមួយ វាសមហេតុផលក្នុងការនិយាយអំពីអេឡិចត្រុងដែលមានបន្ទាត់រាងប៉ូលស្តាំ ឬនិយាយឱ្យខ្លីអំពីអេឡិចត្រុងដៃស្តាំ ក្នុងករណីទីពីរ - អំពីដៃឆ្វេង។

ដោយសារយើងដឹងយ៉ាងច្បាស់ពីរបៀបដែលអន្តរកម្មអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច និងខ្សោយដំណើរការ (ហើយមានតែអេឡិចត្រុងប៉ុណ្ណោះដែលចូលរួមក្នុងពួកវា) យើងពិតជាមានសមត្ថភាពពិពណ៌នាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់អេឡិចត្រុងនៅក្នុងពិភពស្រមើស្រមៃរបស់យើង។ ហើយពួកគេគឺបែបនោះ។

ទីមួយនៅក្នុងពិភពលោកនេះ អេឡិចត្រុងខាងស្តាំ និងខាងឆ្វេងគឺជាភាគល្អិតពីរផ្សេងគ្នាទាំងស្រុង៖ អេឡិចត្រុងខាងស្តាំមិនប្រែទៅជាខាងឆ្វេងទេ ហើយផ្ទុយមកវិញ។ នេះត្រូវបានហាមឃាត់ដោយច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំ (ក្នុងករណីនេះ បង្វិល) ហើយអន្តរកម្មនៃអេឡិចត្រុងជាមួយហ្វូតុង និង Z-boson មិនផ្លាស់ប្តូរប៉ូលឡាស៊ែរបស់វាទេ។ ទីពីរ មានតែអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងប៉ុណ្ណោះដែលមានបទពិសោធន៍អន្តរកម្មរបស់អេឡិចត្រុងជាមួយ W boson ហើយខាងស្តាំមិនចូលរួមក្នុងវាទាល់តែសោះ។ លក្ខណៈសំខាន់ទីបីដែលយើងបាននិយាយមុននេះនៅក្នុងរូបភាពនេះគឺថាការចោទប្រកាន់ Z នៃអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងនិងស្តាំគឺខុសគ្នាហើយអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងមានអន្តរកម្មជាមួយ Z boson ខ្លាំងជាងខាងស្តាំ។ muon, tau lepton, និង quarks មានលក្ខណៈសម្បត្តិស្រដៀងគ្នា។

យើងសង្កត់ធ្ងន់ថានៅក្នុងពិភពស្រមើស្រមៃដែលមានសារធាតុ fermion ដ៏ច្រើនមិនមានបញ្ហាជាមួយនឹងការពិតដែលថាអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងនិងស្តាំមានអន្តរកម្មជាមួយ W- និង Z-bosons ខុសគ្នាហើយជាពិសេសថាការចោទប្រកាន់ "ឆ្វេង" និង "ស្តាំ" Z គឺខុសគ្នា។ . នៅក្នុងពិភពលោកនេះ អេឡិចត្រុងឆ្វេង និងស្តាំគឺជាភាគល្អិតផ្សេងៗគ្នា ហើយនោះជាចុងបញ្ចប់របស់វា៖ វាមិនធ្វើឱ្យយើងភ្ញាក់ផ្អើលទេ ឧទាហរណ៍ថា អេឡិចត្រុង និងនឺត្រុងណូ មានបន្ទុកអគ្គិសនីខុសគ្នា៖ -1 និង 0។

ដោយរាប់បញ្ចូលទាំងម៉ាស់អេឡិចត្រុង យើងទៅដល់ភាពផ្ទុយគ្នាភ្លាមៗ។ អេឡិចត្រុងលឿន ដែលល្បឿនរបស់វាជិតនឹងល្បឿនពន្លឺ ហើយការបង្វិលរបស់វាត្រូវបានតម្រង់ទៅទិសនៃចលនា មើលទៅស្ទើរតែដូចគ្នាទៅនឹងអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងពីពិភពស្រមើស្រមៃរបស់យើង។ ហើយវាគួរតែមានអន្តរកម្មស្ទើរតែដូចគ្នា។ ប្រសិនបើអន្តរកម្មរបស់វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងបន្ទុក Z នោះតម្លៃនៃបន្ទុក Z របស់វាគឺ "ដៃឆ្វេង" ដូចគ្នានឹងអេឡិចត្រុងខាងឆ្វេងពីពិភពស្រមើលស្រមៃ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ល្បឿននៃអេឡិចត្រុងដ៏ធំគឺនៅតែមាន ល្បឿនតិចពន្លឺ ហើយអ្នកតែងតែអាចទៅកាន់ប្រព័ន្ធយោងដែលផ្លាស់ទីកាន់តែលឿន។ IN ប្រព័ន្ធថ្មី។ទិសដៅនៃចលនាអេឡិចត្រុងនឹងផ្លាស់ប្តូរទៅផ្ទុយ ប៉ុន្តែទិសដៅនៃការបង្វិលនឹងនៅដដែល។

ការព្យាករនៃការបង្វិលទៅលើទិសដៅនៃចលនាឥឡូវនេះនឹងមានភាពវិជ្ជមាន ហើយអេឡិចត្រុងបែបនេះនឹងមើលទៅដូចជាដៃស្តាំ មិនមែនដៃឆ្វេងទេ។ ដូច្នោះហើយ Z-charge របស់វាគួរតែដូចគ្នាទៅនឹងអេឡិចត្រុងខាងស្តាំពីពិភពស្រមើស្រមៃ។ ប៉ុន្តែនេះមិនអាចទេ៖ តម្លៃនៃការគិតថ្លៃមិនគួរអាស្រ័យលើប្រព័ន្ធយោងទេ។ មានភាពផ្ទុយគ្នា។ អនុញ្ញាតឱ្យយើងសង្កត់ធ្ងន់ថាយើងបានមកដល់វាដោយសន្មត់ថាការចោទប្រកាន់ Z ត្រូវបានអភិរក្ស; មិនមានវិធីផ្សេងទៀតដើម្បីនិយាយអំពីសារៈសំខាន់របស់វាសម្រាប់ភាគល្អិតដែលបានផ្តល់ឱ្យនោះទេ។

ភាពផ្ទុយគ្នានេះបង្ហាញថាស៊ីមេទ្រីនៃគំរូស្ដង់ដារ (សម្រាប់ភាពច្បាស់លាស់ យើងនឹងនិយាយអំពីវា ទោះបីជាអ្វីៗទាំងអស់ដែលបាននិយាយត្រូវអនុវត្តចំពោះកំណែផ្សេងទៀតនៃទ្រឹស្តីក៏ដោយ) គួរតែហាមឃាត់អត្ថិភាពនៃម៉ាស់មិនត្រឹមតែនៅក្នុង W ± - និង Z-bosons ប៉ុណ្ណោះទេ។ ផងដែរនៅក្នុង fermions ។ ប៉ុន្តែ​តើ​ស៊ីមេទ្រី​ទាក់ទង​នឹង​អ្វី?

ទោះបីជាការពិតដែលថាពួកគេគួរតែនាំទៅរកការអភិរក្សនៃបន្ទុក Z ។ តាមរយៈការវាស់បន្ទុក Z នៃអេឡិចត្រុង យើងពិតជាអាចប្រាប់បានថា តើអេឡិចត្រុងជាដៃឆ្វេង ឬដៃស្តាំ។ ហើយនេះគឺអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែម៉ាស់អេឡិចត្រុងគឺសូន្យ។

ដូច្នេះនៅក្នុងពិភពលោកដែលស៊ីមេទ្រីទាំងអស់នៃគំរូស្តង់ដារនឹងត្រូវបានដឹងតាមរបៀបដូចគ្នានឹងអេឡិចត្រូឌីណាមិច ភាគល្អិតបឋមទាំងអស់នឹងមានម៉ាស់សូន្យ។ ប៉ុន្តែនៅក្នុងពិភពពិត ពួកគេមានម៉ាស់ ដែលមានន័យថា អ្វីមួយត្រូវតែកើតឡើងជាមួយនឹងស៊ីមេទ្រីនៃគំរូស្តង់ដារ។

ការបំបែកស៊ីមេទ្រី

និយាយអំពីការភ្ជាប់ស៊ីមេទ្រីជាមួយច្បាប់អភិរក្ស និងការហាមឃាត់ យើងបានបាត់បង់ការមើលឃើញនៃកាលៈទេសៈមួយ។ វាស្ថិតនៅក្នុងការពិតដែលថាច្បាប់អភិរក្សនិងការហាមឃាត់ស៊ីមេទ្រីត្រូវបានពេញចិត្តតែនៅពេលដែលស៊ីមេទ្រីមានវត្តមានយ៉ាងច្បាស់។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយស៊ីមេទ្រីក៏អាចខូចផងដែរ។ ឧទាហរណ៍នៅក្នុងគំរូដែកដូចគ្នានៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់អាចមានវាលម៉ាញេទិកដឹកនាំក្នុងទិសដៅមួយចំនួន; បន្ទាប់មកគំរូគឺជាមេដែក។ ប្រសិនបើមានសត្វមីក្រូទស្សន៍រស់នៅក្នុងនោះ ពួកគេនឹងរកឃើញថា មិនមែនគ្រប់ទិសដៅនៃលំហគឺស្មើគ្នានោះទេ។ នៅលើអេឡិចត្រុងហោះឆ្លងកាត់ វាលម៉ាញេទិកកម្លាំង Lorentz ធ្វើសកម្មភាពនៅផ្នែកម្ខាងនៃដែនម៉ាញេទិក ប៉ុន្តែកម្លាំងមិនធ្វើសកម្មភាពលើអេឡិចត្រុងដែលហោះតាមវាទេ។ អេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីតាមវាលម៉ាញេទិកក្នុងបន្ទាត់ត្រង់មួយឆ្លងកាត់វាលក្នុងរង្វង់មួយហើយក្នុងករណីទូទៅក្នុងវង់មួយ។ ដូច្នេះ វាលម៉ាញេទិកនៅខាងក្នុងគំរូបំបែកស៊ីមេទ្រី ទាក់ទងទៅនឹងការបង្វិលក្នុងលំហ។ ក្នុងន័យនេះ ច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំមិនពេញចិត្តនៅខាងក្នុងមេដែកទេ៖ នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ទីក្នុងវង់មួយ ការព្យាករណ៍នៃសន្ទុះមុំទៅលើអ័ក្សកាត់កែងទៅនឹងដែនម៉ាញេទិកប្រែប្រួលទៅតាមពេលវេលា។

នៅទីនេះយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយនឹងការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង។ នៅក្នុងការអវត្ដមាននៃ ឥទ្ធិពលខាងក្រៅ(ឧទាហរណ៍ ដែនម៉ាញេទិចរបស់ផែនដី) នៅក្នុងគំរូដែកផ្សេងៗគ្នា ដែនម៉ាញេទិកអាចត្រូវបានដឹកនាំក្នុងទិសដៅផ្សេងៗគ្នា ហើយគ្មានទិសដៅណាមួយដែលល្អជាងសម្រាប់ទិសដៅផ្សេងទៀត។ ស៊ីមេទ្រីដើមទាក់ទងនឹងការបង្វិលគឺនៅតែមានវត្តមានហើយវាបង្ហាញរាងដោយខ្លួនឯងនៅក្នុងការពិតដែលថាវាលម៉ាញេទិកនៅក្នុងគំរូអាចត្រូវបានដឹកនាំគ្រប់ទីកន្លែង។ ប៉ុន្តែនៅពេលដែលដែនម៉ាញេទិចកើតឡើង ទិសដៅដែលពេញចិត្តក៏បានលេចចេញមក ហើយភាពស៊ីមេទ្រីនៅខាងក្នុងមេដែកត្រូវបានខូច។ នៅកម្រិតផ្លូវការជាងនេះ សមីការដែលគ្រប់គ្រងអន្តរកម្មនៃអាតូមដែកជាមួយគ្នា និងជាមួយវាលម៉ាញេទិកគឺស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការបង្វិលក្នុងលំហ ប៉ុន្តែស្ថានភាពនៃប្រព័ន្ធនៃអាតូមទាំងនេះ - គំរូដែក - គឺ asymmetrical ។ នេះគឺជាបាតុភូតនៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង។ ចំណាំថាយើងកំពុងនិយាយនៅទីនេះអំពីរដ្ឋដែលមានប្រយោជន៍បំផុត ដែលមានថាមពលតិចបំផុត។ រដ្ឋនេះត្រូវបានគេហៅថាមូលដ្ឋាន។ នេះគឺជាកន្លែងដែលសំណាកដែកនៅទីបំផុតនឹងបញ្ចប់ បើទោះបីជាដំបូងឡើយ វាមិនត្រូវបានម៉ាញ៉េទិច។

ដូច្នេះ ការបំបែកដោយឯកឯងនៃស៊ីមេទ្រីមួយចំនួនកើតឡើងនៅពេលដែលសមីការនៃទ្រឹស្តីគឺស៊ីមេទ្រី ប៉ុន្តែស្ថានភាពដីមិនមែនទេ។ ពាក្យ "ឯកឯង" ត្រូវបានប្រើក្នុងករណីនេះដោយសារតែការពិតដែលថាប្រព័ន្ធខ្លួនវាដោយគ្មានការចូលរួមរបស់យើងជ្រើសរើសរដ្ឋ asymmetric ព្រោះវាជារដ្ឋនេះដែលមានថាមពលអំណោយផលបំផុត។ ពីឧទាហរណ៍ខាងលើវាច្បាស់ណាស់ថាប្រសិនបើស៊ីមេទ្រីត្រូវបានខូចដោយឯកឯងនោះច្បាប់អភិរក្សនិងការហាមឃាត់ដែលកើតឡើងពីវាមិនដំណើរការទេ។ ក្នុងឧទាហរណ៍របស់យើង នេះសំដៅទៅលើការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំ។ ចូរយើងសង្កត់ធ្ងន់ថា ស៊ីមេទ្រីពេញលេញនៃទ្រឹស្តីអាចបំបែកបានតែផ្នែកខ្លះប៉ុណ្ណោះ៖ ក្នុងឧទាហរណ៍របស់យើង ភាពស៊ីមេទ្រីពេញលេញទាក់ទងនឹងការបង្វិលទាំងអស់ក្នុងលំហ ស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការបង្វិលជុំវិញទិសដៅនៃដែនម៉ាញេទិកនៅតែច្បាស់និងមិនខូច។

សត្វមីក្រូទស្សន៍ដែលរស់នៅក្នុងមេដែកអាចសួរខ្លួនឯងនូវសំណួរថា "នៅក្នុងពិភពលោករបស់យើង គ្រប់ទិសទាំងអស់មិនស្មើគ្នាទេ សន្ទុះមុំមិនត្រូវបានរក្សាទុកទេ ប៉ុន្តែតើលំហពិតជាមិនស៊ីមេទ្រីទាក់ទងនឹងការបង្វិលទេ?" ដោយបានសិក្សាចលនារបស់អេឡិចត្រុង និងបង្កើតទ្រឹស្ដីដែលត្រូវគ្នា (ក្នុងករណីនេះ អេឡិចត្រូឌីណាមិច) ពួកគេនឹងយល់ថាចម្លើយចំពោះសំណួរនេះគឺអវិជ្ជមាន៖ សមីការរបស់វាគឺស៊ីមេទ្រី ប៉ុន្តែស៊ីមេទ្រីនេះត្រូវបានបំបែកដោយឯកឯងដោយសារតែដែនម៉ាញេទិក "រីករាលដាល" ។ គ្រប់ទីកន្លែង។ ការអភិវឌ្ឍទ្រឹស្តីបន្ថែមទៀត ពួកគេនឹងទស្សន៍ទាយថា វាលដែលទទួលខុសត្រូវចំពោះការបំបែកដោយឯកឯងនៃស៊ីមេទ្រីគួរតែមាន quanta, photons របស់វា។ ហើយដោយបានសាងសង់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនតូចមួយនៅខាងក្នុងមេដែក យើងនឹងសប្បាយចិត្តដែលឃើញថា quanta ទាំងនេះពិតជាមានមែន ពួកវាកើតមកនៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នានៃអេឡិចត្រុង!

ជាទូទៅ ស្ថានភាពនៅក្នុងរូបវិទ្យាភាគល្អិតគឺស្រដៀងនឹងអ្វីដែលបានពិពណ៌នា។ ប៉ុន្តែក៏មានដែរ។ ភាពខុសគ្នាសំខាន់ៗ. ទីមួយ វាមិនចាំបាច់និយាយអំពីឧបករណ៍ផ្ទុកណាមួយដូចជាបន្ទះគ្រីស្តាល់នៃអាតូមដែកនោះទេ។ នៅក្នុងធម្មជាតិ រដ្ឋដែលមានថាមពលទាបបំផុតគឺ កន្លែងទំនេរ (តាមនិយមន័យ!)។ នេះមិនមានន័យថានៅក្នុងកន្លែងទំនេរ - ស្ថានភាពមូលដ្ឋាននៃធម្មជាតិ - មិនអាចមានវាល "សាយភាយ" ស្មើៗគ្នាដែលស្រដៀងនឹងវាលម៉ាញេទិកនៅក្នុងឧទាហរណ៍របស់យើងទេ។ ផ្ទុយទៅវិញ ភាពមិនស៊ីសង្វាក់គ្នាដែលយើងបាននិយាយបង្ហាញថា ស៊ីមេទ្រីនៃគំរូស្តង់ដារ (ច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត ផ្នែកនៃពួកវា) គួរតែត្រូវបានបំបែកដោយឯកឯង ហើយនេះសន្មត់ថាមានប្រភេទវាលមួយចំនួននៅក្នុងកន្លែងទំនេរដែលធានានូវការបំពាននេះ។ ទីពីរ យើងមិននិយាយអំពីស៊ីមេទ្រីចន្លោះពេលដូចក្នុងឧទាហរណ៍របស់យើងទេ ប៉ុន្តែអំពីស៊ីមេទ្រីខាងក្នុង។ ផ្ទុយទៅវិញ ស៊ីមេទ្រីនៃលំហអវកាស មិនគួរត្រូវបានខូចទេ ដោយសារតែមានវាលនៅក្នុងកន្លែងទំនេរ។ ការសន្និដ្ឋានដ៏សំខាន់មួយកើតឡើងពីចំណុចនេះ៖ មិនដូចវាលម៉ាញេទិកទេ វាលនេះមិនគួររំលេចទិសដៅណាមួយក្នុងលំហទេ (ច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត នៅក្នុងពេលវេលាលំហ ដោយសារយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយរូបវិទ្យាទំនាក់ទំនង)។ វាលដែលមានទ្រព្យសម្បត្តិនេះត្រូវបានគេហៅថា scalar; ពួកវាត្រូវគ្នាទៅនឹងភាគល្អិតនៃការបង្វិល 0។ ដូច្នេះហើយ វាល "រីករាលដាល" នៅក្នុងកន្លែងទំនេរ ហើយនាំទៅរកការបំបែកស៊ីមេទ្រីត្រូវតែមិនទាន់ដឹង និងថ្មីនៅឡើយ។ ជាការពិត វាលដែលគេស្គាល់ដែលយើងបានលើកឡើងយ៉ាងច្បាស់លាស់ ឬដោយប្រយោលខាងលើ - វាលអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច វាលនៃ W ± - និង Z-bosons, gluons - ត្រូវគ្នាទៅនឹងភាគល្អិតនៃការបង្វិល 1. វាលបែបនេះរំលេចទិសដៅក្នុងចន្លោះពេល ហើយត្រូវបានគេហៅថាវ៉ិចទ័រ។ ហើយយើងត្រូវការមាត្រដ្ឋានវាល។ វាលដែលត្រូវគ្នានឹង fermions (បង្កើនបន្ថយ 1/2) ក៏មិនសមរម្យដែរ។ ទីបី វាលថ្មីមិនគួរបំបែកទាំងស្រុងនូវស៊ីមេទ្រីនៃគំរូស្តង់ដារទេ ស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងនៃអេឡិចត្រូឌីណាមិកមិនគួរបំបែកឡើយ។ ជាចុងក្រោយ ហើយនេះគឺជាអ្វីដែលសំខាន់បំផុត អន្តរកម្មនៃវាលថ្មី "សាយភាយ" នៅក្នុងកន្លែងទំនេរ ជាមួយនឹង W ± - និង Z-bosons អេឡិចត្រុង និងសារធាតុ fermions ផ្សេងទៀតគួរតែនាំទៅដល់រូបរាងនៃម៉ាស់នៅក្នុងភាគល្អិតទាំងនេះ។

យន្តការសម្រាប់ការបង្កើតម៉ាស់នៃភាគល្អិត spin-1 (នៅក្នុងធម្មជាតិទាំងនេះគឺ W ± - និង Z-bosons) ដោយសារតែការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងត្រូវបានស្នើឡើងនៅក្នុងបរិបទនៃរូបវិទ្យាភាគល្អិតបឋមដោយអ្នកទ្រឹស្តីទីក្រុងព្រុចសែល Francois Englert និង Robert Brout ក្នុងឆ្នាំ 1964 និង បន្តិចក្រោយមកដោយអ្នករូបវិទ្យា Edinburgh លោក Peter Higgs ។

អ្នកស្រាវជ្រាវបានពឹងផ្អែកលើគំនិតនៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង (ប៉ុន្តែនៅក្នុងទ្រឹស្ដីដែលគ្មានវាលវ៉ិចទ័រ នោះគឺដោយគ្មានភាគល្អិតបង្វិល 1) ដែលត្រូវបានណែនាំក្នុងឆ្នាំ 1960-1961 នៅក្នុងស្នាដៃរបស់ J. Nambu ដែលរួមគ្នាជាមួយ J. Jona -Lasinio, V. G. Vaks និង A. I. Larkin, J. Goldstone (Yoichiro Nambu បានទទួលរង្វាន់ណូបែលសម្រាប់ការងារនេះក្នុងឆ្នាំ 2008) ។ មិនដូចអ្នកនិពន្ធពីមុនទេ Engler, Brout និង Higgs បានចាត់ទុកទ្រឹស្ដីមួយ (នៅពេលនោះជាការប៉ាន់ស្មាន) ដែលពាក់ព័ន្ធទាំងមាត្រដ្ឋាន (បង្វិល 0) និងវាលវ៉ិចទ័រ (បង្វិល 1) ។ ទ្រឹស្ដីនេះមានស៊ីមេទ្រីខាងក្នុង ស្រដៀងទៅនឹងស៊ីមេទ្រីនៃអេឡិចត្រូឌីណាមិក ដែលនាំទៅដល់ការអភិរក្សបន្ទុកអគ្គិសនី និងការហាមឃាត់ម៉ាស់ហ្វូតុន។ ប៉ុន្តែមិនដូចអេឡិចត្រូឌីណាមិចទេ ស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងត្រូវបានបំបែកដោយឯកឯងដោយវាលមាត្រដ្ឋានឯកសណ្ឋានដែលមានវត្តមាននៅក្នុងកន្លែងទំនេរ។ លទ្ធផលគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៃ Engler, Brout និង Higgs គឺជាការបង្ហាញពីការពិតដែលថាការរំលោភលើស៊ីមេទ្រីនេះធ្វើឱ្យមានរូបរាងនៃម៉ាស់ដោយស្វ័យប្រវត្តិនៅក្នុងភាគល្អិតបង្វិល 1 - បរិមាណនៃវាលវ៉ិចទ័រ!

ការធ្វើទូទៅដោយត្រង់ដោយស្មើភាពនៃយន្តការ Engler-Brout-Higgs ដែលត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការដាក់បញ្ចូលក្នុងទ្រឹស្ដីនៃ fermions និងអន្តរកម្មរបស់ពួកគេជាមួយនឹងវាលមាត្រដ្ឋានបំបែកស៊ីមេទ្រី នាំឱ្យរូបរាងនៃម៉ាស់នៅក្នុង fermions ។ អ្វី​ៗ​ចាប់​ផ្ដើម​ធ្លាក់​ចុះ! គំរូស្តង់ដារត្រូវបានទទួលជាការទូទៅបន្ថែមទៀត។ ឥឡូវនេះវាមិនមានមួយទេប៉ុន្តែវាលវ៉ិចទ័រជាច្រើន - ហ្វូតុន W ± - និង Z-bosons (gluons គឺជារឿងដាច់ដោយឡែកពួកគេមិនមានអ្វីទាក់ទងនឹងយន្តការ Engler-Brout-Higgs) និងប្រភេទផ្សេងគ្នានៃ fermions ។ ជំហានចុងក្រោយគឺពិតជាមិនសំខាន់។ Steven Weinberg, Sheldon Glashow និង Abdus Salam បានទទួលរង្វាន់ណូបែលក្នុងឆ្នាំ 1979 សម្រាប់ការបង្កើតទ្រឹស្តីពេញលេញនៃអន្តរកម្មខ្សោយ និងអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិច។

ចូរយើងត្រលប់ទៅឆ្នាំ 1964 ។ ដើម្បីវិភាគទ្រឹស្ដីរបស់ពួកគេ Engler និង Brout បានប្រើវិធីសាស្រ្តមួយដែលមានលក្ខណៈល្អិតល្អន់តាមស្តង់ដារនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ។ នេះប្រហែលជាមូលហេតុដែលពួកគេមិនបានកត់សំគាល់ថា រួមជាមួយនឹងភាគល្អិត spin-1 ដ៏ធំ ទ្រឹស្ដីព្យាករណ៍ពីអត្ថិភាពនៃភាគល្អិតមួយទៀត - boson ដែលមាន spin 0។ ប៉ុន្តែ Higgs បានកត់សម្គាល់ឃើញ ហើយឥឡូវនេះភាគល្អិតគ្មាន spin-1 នេះត្រូវបានគេហៅថា Higgs boson . ដូចដែលបានកត់សម្គាល់រួចមក វាក្យស័ព្ទនេះមិនត្រឹមត្រូវទាំងស្រុងទេ៖ វាគឺជា Engler និង Brout ដែលស្នើឡើងដំបូងដោយប្រើវាលមាត្រដ្ឋានសម្រាប់ការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង និងការបង្កើតម៉ាស់នៃភាគល្អិត spin-1 ។ ដោយមិនចូលទៅក្នុងវាក្យស័ព្ទបន្ថែមទៀត យើងសង្កត់ធ្ងន់ថា បូសុនថ្មីដែលមានសូន្យវិល បម្រើជាបរិមាណនៃវាលមាត្រដ្ឋានដែលបំបែកស៊ីមេទ្រី។ ហើយនេះគឺជាលក្ខណៈពិសេសរបស់វា។

ការបញ្ជាក់ត្រូវតែធ្វើឡើងនៅទីនេះ។ ចូរយើងនិយាយឡើងវិញថាប្រសិនបើគ្មានការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងទេនោះ W ± និង Z bosons នឹងគ្មានម៉ាស់។ បូសុនទាំងបីនីមួយៗ W + , W - , Z នឹងមានដូចជា photon មួយ polarizations ពីរ។ សរុបមក ដោយពិចារណាលើភាគល្អិតដែលមានបន្ទាត់រាងប៉ូលខុសៗគ្នា យើងនឹងមាន 2 × 3 = 6 ប្រភេទ W ± - និង Z-bosons ។ នៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ W ± និង Z bosons មានទំហំធំ ពួកវានីមួយៗមានស្ថានភាពវិលចំនួនបី ពោលគឺ ប៉ូលឡាសៀចំនួនបី សម្រាប់ភាគល្អិតសរុប 3 × 3 = 9 ប្រភេទ - quanta នៃវាល W ±, Z ។ សំណួរកើតឡើងថា តើបរិមាណ "បន្ថែម" ទាំងបីមកពីណា? ការពិតគឺថា គំរូស្តង់ដារត្រូវតែមិនមានមួយ ប៉ុន្តែមានវាលមាត្រដ្ឋាន Engler-Brout-Higgs ចំនួនបួន។ បរិមាណនៃមួយក្នុងចំណោមពួកគេគឺ Higgs boson ។ ហើយបរិមាណនៃបីផ្សេងទៀតដែលជាលទ្ធផលនៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងប្រែទៅជា quanta "បន្ថែម" ចំនួនបីដែលមានវត្តមាននៅក្នុង W ± - និង Z-bosons ដ៏ធំ។ ពួកគេត្រូវបានគេរកឃើញតាំងពីយូរយារណាស់មកហើយ ចាប់តាំងពីវាត្រូវបានគេដឹងថា W ± - និង Z-bosons មានម៉ាស: ស្ថានភាពបង្វិល "បន្ថែម" ចំនួនបីនៃ W + -, W - និង Z-bosons គឺជាអ្វីដែលពួកគេមាន។

តាមវិធីនព្វន្ធនេះ គឺស្របជាមួយនឹងការពិតដែលថាវាល Engler-Brout-Higgs ទាំងបួនគឺមាត្រដ្ឋាន បរិមាណរបស់ពួកគេមានសូន្យវិល។ Massless W ± - និង Z-bosons នឹងមានការព្យាករបង្វិលលើទិសដៅនៃចលនាស្មើនឹង -1 និង +1 ។ សម្រាប់ W ± - និង Z-bosons ដ៏ធំ ការព្យាករទាំងនេះយកតម្លៃ -1, 0 និង +1 ពោលគឺ quanta "បន្ថែម" មានការព្យាករសូន្យ។ វាល Engler-Brout-Higgs ទាំងបីដែល quanta "បន្ថែម" ទាំងនេះត្រូវបានទទួលក៏មានការព្យាករបង្វិលសូន្យទៅទិសដៅនៃចលនាដោយហេតុថាវ៉ិចទ័រវិលរបស់ពួកគេគឺសូន្យ។ អ្វីគ្រប់យ៉ាងត្រូវគ្នា។

ដូច្នេះ Higgs boson គឺជាបរិមាណមួយនៃវាលមាត្រដ្ឋាន Engler-Brout-Higgs ទាំងបួននៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ។ បីផ្សេងទៀតត្រូវបានបរិភោគដោយ (ពាក្យវិទ្យាសាស្រ្ត!) W ± - និង Z-bosons ប្រែទៅជារដ្ឋវិលទីបីរបស់ពួកគេបាត់។

តើបូសុនថ្មីពិតជាចាំបាច់មែនទេ?

អ្វីដែលអស្ចារ្យបំផុតនៅក្នុងរឿងនេះគឺថាសព្វថ្ងៃនេះយើងយល់: យន្តការ Engler-Brout-Higgs គឺមិនមានន័យថាយន្តការតែមួយគត់ដែលអាចធ្វើទៅបានសម្រាប់ការបំបែកស៊ីមេទ្រីនៅក្នុងរូបវិទ្យានៃ microworld និងបង្កើតម៉ាស់នៃភាគល្អិតបឋមហើយ Higgs boson ប្រហែលជាមិន មាន។ ជាឧទាហរណ៍ នៅក្នុងរូបវិទ្យានៃសារធាតុ condensed (វត្ថុរាវ សារធាតុរឹង) មានឧទាហរណ៍ជាច្រើននៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង និងយន្តការជាច្រើនសម្រាប់ការបំបែកនេះ។ ហើយក្នុងករណីភាគច្រើនមិនមានអ្វីដូច Higgs boson នៅក្នុងពួកគេ។

analogue រដ្ឋរឹងជិតបំផុតនៃការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងនៃគំរូស្តង់ដារនៅក្នុងកន្លែងទំនេរគឺជាការបំបែកដោយឯកឯងនៃស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងនៃអេឡិចត្រូឌីណាមិកនៅក្នុងកម្រាស់នៃ superconductor ។ វានាំឱ្យការពិតដែលថានៅក្នុង superconductor មួយ photon ក្នុងន័យជាក់លាក់មួយមានម៉ាស (ដូចជា W ± - និង Z-bosons នៅក្នុងកន្លែងទំនេរ) ។ នេះបង្ហាញឱ្យឃើញដោយខ្លួនវាផ្ទាល់នៅក្នុងឥទ្ធិពល Meissner - ការបណ្តេញដែនម៉ាញេទិកចេញពី superconductor ។ ហ្វូតុន "មិនចង់" ជ្រាបចូលទៅក្នុង superconductor ដែលជាកន្លែងដែលវាក្លាយជាដ៏ធំ: វា "រឹង" សម្រាប់វានៅទីនោះវាមិនអំណោយផលខ្លាំងសម្រាប់វានៅទីនោះ (ចងចាំ: E = mс 2) ។ ដែនម៉ាញេទិក ដែលអាចចាត់ទុកថាជាបណ្តុំនៃហ្វូតុង មានលក្ខណសម្បត្តិដូចគ្នា៖ វាមិនជ្រាបចូលទៅក្នុងអង្គធាតុនាំចរន្ត។ នេះគឺជាឥទ្ធិពលរបស់ Meissner ។

ទ្រឹស្តី Ginzburg-Landau នៃ superconductivity ដែលមានប្រសិទ្ធភាពគឺស្រដៀងទៅនឹងទ្រឹស្តី Engler-Brout-Higgs (កាន់តែច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត៖ ទ្រឹស្តី Ginzburg-Landau មានអាយុ 14 ឆ្នាំ)។ វាក៏មានវាលមាត្រដ្ឋានផងដែរ ដែលត្រូវបាន "រីករាលដាល" ស្មើភាពគ្នានៅទូទាំង superconductor និងនាំឱ្យមានការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាមិនមែនសម្រាប់គ្មានអ្វីដែលទ្រឹស្តី Ginzburg-Landau ត្រូវបានគេហៅថាមានប្រសិទ្ធភាពនោះទេ៖ វាចាប់យកផ្នែកខាងក្រៅនៃបាតុភូត ប៉ុន្តែវាមិនគ្រប់គ្រាន់ទាំងស្រុងសម្រាប់ការយល់ដឹងអំពីហេតុផលជាមូលដ្ឋាន មីក្រូទស្សន៍សម្រាប់ការលេចចេញនូវ superconductivity ។ តាមពិតមិនមានវាលមាត្រដ្ឋាននៅក្នុង superconductor ទេ វាមានអេឡិចត្រុង និងបន្ទះគ្រីស្តាល់ ហើយ superconductivity គឺដោយសារតែ លក្ខណៈសម្បត្តិពិសេសស្ថានភាពដីនៃប្រព័ន្ធអេឡិចត្រុងដែលកើតឡើងដោយសារអន្តរកម្មរវាងពួកវា (សូមមើល "វិទ្យាសាស្រ្ត និងជីវិត" លេខ 2, 2004, អត្ថបទ "។ " - Ed ។ ) ។

តើ​រូបភាព​ស្រដៀង​គ្នា​នេះ​អាច​កើត​ឡើង​ក្នុង​មីក្រូកូស​ដែរ​ឬ​ទេ? តើវាប្រែថាមិនមានវាលមាត្រដ្ឋានជាមូលដ្ឋាន "សាយភាយ" នៅក្នុងកន្លែងទំនេរទេ ហើយការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងគឺបណ្តាលមកពីហេតុផលខុសគ្នាទាំងស្រុង? ប្រសិនបើយើងវែកញែកតាមទ្រឹស្ដីសុទ្ធសាធ ហើយមិនយកចិត្តទុកដាក់លើការពិតពិសោធន៍ នោះចម្លើយចំពោះសំណួរនេះគឺបញ្ជាក់។ ឧទាហរណ៍ដ៏ល្អមួយគឺអ្វីដែលគេហៅថា គំរូ technicolor ដែលត្រូវបានស្នើឡើងក្នុងឆ្នាំ 1979 ដោយលោក Steven Weinberg ដែលបានរៀបរាប់រួចហើយ និង - Leonard Susskind ដោយឯករាជ្យ។

វាមិនមានទាំងវាលមាត្រដ្ឋានជាមូលដ្ឋាន ឬ Higgs boson ទេ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញមានភាគល្អិតបឋមថ្មីជាច្រើនដែលស្រដៀងនឹង quarks នៅក្នុងលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់វា។ អន្តរកម្មរវាងពួកវានាំឱ្យមានការបំបែកដោយឯកឯងនៃភាពស៊ីមេទ្រីនិងការបង្កើតម៉ាស់ W ± - និង Z-bosons ។ ជាមួយនឹងម៉ាស់នៃសារធាតុ fermions ដែលគេស្គាល់ ឧទាហរណ៍ អេឡិចត្រុង ស្ថានភាពកាន់តែអាក្រក់ ប៉ុន្តែបញ្ហានេះក៏អាចដោះស្រាយបានដោយការធ្វើឱ្យស្មុគស្មាញដល់ទ្រឹស្តីផងដែរ។

អ្នកអានដែលយកចិត្តទុកដាក់អាចសួរសំណួរថា "ចុះយ៉ាងណាចំពោះអំណះអំណាងនៃជំពូកមុនដែលនិយាយថាវាជាវាលមាត្រដ្ឋានដែលគួរបំបែកស៊ីមេទ្រី?" ចន្លោះប្រហោងនៅទីនេះគឺថាវាលមាត្រដ្ឋាននេះអាចជាសមាសធាតុក្នុងន័យថាភាគល្អិតក្វាន់តាដែលត្រូវគ្នាមិនមែនជាធាតុបឋមទេ ប៉ុន្តែមានភាគល្អិតបឋម "ពិតប្រាកដ" ផ្សេងទៀត។

ចូរយើងនឹកចាំក្នុងន័យនេះអំពីទំនាក់ទំនងភាពមិនប្រាកដប្រជារបស់ Heisenberg មេកានិចកង់ទិច Δх ×Δр ≥ ћ ដែលΔх និង Δр គឺជាភាពមិនប្រាកដប្រជានៃកូអរដោនេ និងសន្ទុះរៀងគ្នា។ ការបង្ហាញមួយរបស់វាគឺថារចនាសម្ព័ន្ធនៃវត្ថុសមាសធាតុដែលមានទំហំផ្ទៃក្នុងលក្ខណៈΔхលេចឡើងតែនៅក្នុងដំណើរការដែលពាក់ព័ន្ធនឹងភាគល្អិតដែលមាន momenta ខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់ р ≥ћ/Δх ដូច្នេះហើយជាមួយនឹងថាមពលខ្ពស់គ្រប់គ្រាន់។ នៅទីនេះវាជាការសមរម្យដើម្បីរំលឹក Rutherford ដែលបានទម្លាក់អាតូមជាមួយអេឡិចត្រុងនៃថាមពលខ្ពស់នៅពេលនោះហើយដូច្នេះបានរកឃើញថាអាតូមមានស្នូលនិងអេឡិចត្រុង។ ការក្រឡេកមើលអាតូមតាមរយៈមីក្រូទស្សន៍ សូម្បីតែអុបទិកទំនើបបំផុត (ដែលប្រើពន្លឺ - ហ្វូតុនថាមពលទាប) វាមិនអាចរកឃើញថាអាតូមជាសមាសធាតុផ្សំ និងមិនមែនជាភាគល្អិតចំណុចបឋមទេ៖ មិនមានដំណោះស្រាយគ្រប់គ្រាន់ទេ។

ដូច្នេះ នៅថាមពលទាប ភាគល្អិតសមាសធាតុមើលទៅដូចជាភាគល្អិតបឋម។ សម្រាប់ ការពិពណ៌នាប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពភាគល្អិតបែបនេះនៅថាមពលទាបអាចចាត់ទុកថាជាបរិមាណនៃវាលមួយចំនួន។ ប្រសិនបើការបង្វិលនៃភាគល្អិតសមាសធាតុគឺសូន្យ នោះវាលនេះគឺមានមាត្រដ្ឋាន។

ស្ថានភាពស្រដៀងគ្នានេះត្រូវបានគេដឹងជាឧទាហរណ៍នៅក្នុងរូបវិទ្យានៃπ-mesons ភាគល្អិតជាមួយនឹងការបង្វិល 0។ រហូតមកដល់ពាក់កណ្តាលទសវត្សរ៍ឆ្នាំ 1960 វាមិនត្រូវបានគេដឹងថាពួកគេមាន quarks និង antiquarks (សមាសភាព quark នៃ π + -, π - - និង π 0 -mesons - ទាំងនេះគឺជា ud̃, dũ និងការរួមបញ្ចូលគ្នានៃuũ និង d̃ រៀងគ្នា)។

បន្ទាប់មក π-mesons ត្រូវបានពិពណ៌នាដោយវាលមាត្រដ្ឋានបឋម។ ឥឡូវនេះយើងដឹងថាភាគល្អិតទាំងនេះគឺជាសមាសធាតុ ប៉ុន្តែទ្រឹស្ដីវាល "ចាស់" នៃ π mesons នៅតែមានសុពលភាព ដោយសារដំណើរការដែលមានថាមពលទាបត្រូវបានពិចារណា។ មានតែនៅថាមពលនៃលំដាប់ 1 GeV និងខ្ពស់ជាងនេះប៉ុណ្ណោះដែលរចនាសម្ព័ន្ធ quark របស់ពួកគេចាប់ផ្តើមលេចឡើងហើយទ្រឹស្តីឈប់ដំណើរការ។ មាត្រដ្ឋានថាមពលនៃ 1 GeV មិនបានលេចឡើងនៅទីនេះដោយចៃដន្យទេ: នេះគឺជាមាត្រដ្ឋាននៃអន្តរកម្មខ្លាំងដែលភ្ជាប់ quarks ទៅជា π-mesons, ប្រូតុង, នឺត្រុង។ ប្រូតុង។ ចំណាំថា π-mesons ខ្លួនឯងឈរដាច់ពីគ្នា: សម្រាប់ហេតុផលដែលយើងនឹងមិននិយាយអំពីនៅទីនេះពួកគេមានម៉ាស់តូចជាងច្រើន: m π± = 140 MeV, m π0 = 135 MeV ។

ដូច្នេះ វាលមាត្រដ្ឋានដែលទទួលខុសត្រូវចំពោះការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯង អាចជាគោលការណ៍ផ្សំ។ នេះពិតជាស្ថានភាពដែលបានស្នើដោយគំរូ technicolor ។ ក្នុងករណីនេះ quanta គ្មាន spina ចំនួនបី ដែលត្រូវបានស៊ីដោយ W ± - និង Z-bosons ហើយក្លាយជារដ្ឋ spin ដែលបាត់របស់ពួកគេ មានភាពស្រដៀងគ្នាយ៉ាងជិតស្និទ្ធជាមួយ π + -, π - - និង π 0 -mesons ។ មានតែមាត្រដ្ឋានថាមពលដែលត្រូវគ្នាប៉ុណ្ណោះដែលមិនមាន 1 GeV ទៀតទេ ប៉ុន្តែ TeV ជាច្រើន។ នៅក្នុងរូបភាពបែបនេះ អត្ថិភាពនៃភាគល្អិតធាតុផ្សំថ្មីជាច្រើនត្រូវបានរំពឹងទុក - analogues នៃប្រូតុង នឺត្រុង ជាដើម។ — ជាមួយ​នឹង​ការ​បញ្ជា​ទិញ​ជាច្រើន​របស់ TeV ។ ផ្ទុយទៅវិញ Higgs boson ដែលមានពន្លឺតិចតួចគឺអវត្តមាននៅក្នុងវា។ លក្ខណៈពិសេសមួយទៀតនៃគំរូគឺថា បូសុន W ± និង Z នៅក្នុងវាគឺជាភាគល្អិតសមាសធាតុមួយផ្នែក ដោយសារដូចដែលយើងបាននិយាយ សមាសធាតុមួយចំនួនរបស់វាស្រដៀងទៅនឹង π mesons ។ នេះគួរតែបង្ហាញខ្លួនឯងនៅក្នុងអន្តរកម្មនៃ W ± និង Z bosons ។

វាជាកាលៈទេសៈចុងក្រោយដែលនាំឱ្យគំរូ technicolor (យ៉ាងហោចណាស់នៅក្នុងទម្រង់ដើមរបស់វា) ត្រូវបានច្រានចោលជាយូរមកហើយមុនពេលការរកឃើញបូសុនថ្មី: ការវាស់វែងច្បាស់លាស់នៃលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ W ± និង Z bosons នៅ LEP និង SLC មិនយល់ស្របជាមួយ ការព្យាករណ៍នៃគំរូ។

ទ្រឹស្ដីដ៏ស្រស់ស្អាតនេះត្រូវបានកំទេចដោយការពិតពិសោធន៍ដ៏រឹងរូស ហើយការរកឃើញរបស់ Higgs boson បានបញ្ចប់ទៅ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ សម្រាប់ខ្ញុំ ចំពោះអ្នកទ្រឹស្តីមួយចំនួនទៀត គំនិតនៃវាលមាត្រដ្ឋានសមាសធាតុគឺមានភាពទាក់ទាញជាងទ្រឹស្តី Engler-Brout-Higgs ដែលមានវាលមាត្រដ្ឋានបឋម។ ជាការពិតណាស់ បន្ទាប់ពីការរកឃើញបូសុនថ្មីនៅ CERN គំនិតនៃសមាសធាតុបានរកឃើញថាខ្លួនវាស្ថិតក្នុងស្ថានភាពលំបាកជាងពេលមុន៖ ប្រសិនបើភាគល្អិតនេះគឺជាសមាសធាតុ វាគួរតែធ្វើត្រាប់តាម Higgs boson បឋមដោយជោគជ័យ។ ហើយយ៉ាងណាមិញ សូមរង់ចាំមើលថាតើការពិសោធន៍នៅ LHC នឹងបង្ហាញអ្វីខ្លះ ជាដំបូងការវាស់វែងត្រឹមត្រូវបន្ថែមទៀតនៃលក្ខណៈសម្បត្តិរបស់ boson ថ្មី។

ការរកឃើញត្រូវបានធ្វើឡើង។ មាន​អ្វី​បន្ទាប់?

អនុញ្ញាតឱ្យយើងត្រឡប់ទៅជាសម្មតិកម្មដំណើរការទៅកំណែតិចតួចបំផុតនៃទ្រឹស្តី - គំរូស្តង់ដារជាមួយនឹង Higgs boson បឋមមួយ។ ដោយសារនៅក្នុងទ្រឹស្ដីនេះវាគឺជាវាល Engler-Brout-Higgs (កាន់តែច្បាស់ជាងនេះទៅទៀត វាល) ដែលផ្តល់ម៉ាស់ដល់ភាគល្អិតបឋមទាំងអស់ អន្តរកម្មនៃភាគល្អិតនីមួយៗទាំងនេះជាមួយ Higgs boson ត្រូវបានជួសជុលយ៉ាងតឹងរ៉ឹង។ ម៉ាស់ភាគល្អិតកាន់តែច្រើន អន្តរកម្មកាន់តែខ្លាំង។ អន្តរកម្មកាន់តែខ្លាំង វាទំនងជាថា Higgs boson នឹងរលាយទៅជាភាគល្អិតនៃប្រភេទដែលបានផ្តល់ឱ្យ។ ការបំបែករបស់ Higgs boson ទៅជាគូនៃភាគល្អិតពិត tt̃, ZZ និង W+W- ត្រូវបានហាមឃាត់ដោយច្បាប់នៃការអភិរក្សថាមពល។ វាតម្រូវឱ្យផលបូកនៃម៉ាស់នៃផលិតផលពុកផុយមានតិចជាងម៉ាស់នៃភាគល្អិតដែលរលួយ (ម្តងទៀតចងចាំ E = mc 2) ហើយសម្រាប់យើងរំលឹក m n ≈ 125 GeV, m t = 173 GeV, m z = 91 GeV និង m w = 80 GeV ។ ម៉ាស់ធំបំផុតបន្ទាប់គឺ b quark ជាមួយ m b = 4 GeV ហើយនោះហើយជាមូលហេតុដែលដូចដែលយើងបាននិយាយហើយ Higgs boson ងាយនឹងបំបែកទៅជាគូbb̃។ គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ផងដែរគឺការបំបែករបស់ Higgs boson ទៅជាគូនៃ τ-leptons H → τ + τ - (m τ = 1.8 GeV) ដែលកើតឡើងជាមួយនឹងប្រូបាប៊ីលីតេនៃ 6% ។ ការពុកផុយ H → μ + μ - (m µ = 106 MeV) គួរតែកើតឡើងជាមួយនឹងប្រូបាប៊ីលីតេដែលតូចជាង ប៉ុន្តែនៅតែមិនរលាយបាត់គឺ 0.02% ។ បន្ថែមពីលើការបំបែកដែលបានពិភាក្សាខាងលើ H → γγ; H → 4ℓ និង H → 2ℓ2ν យើងកត់សំគាល់ការពុកផុយ H → Zγ ប្រូបាប៊ីលីតេដែលគួរតែមាន 0.15% ។ ប្រូបាប៊ីលីតេទាំងអស់នេះអាចត្រូវបានវាស់នៅ LHC ហើយគម្លាតណាមួយពីការព្យាករណ៍ទាំងនេះនឹងមានន័យថារបស់យើង សម្មតិកម្មការងារ- គំរូស្តង់ដារគឺខុស។ ផ្ទុយទៅវិញ ការព្រមព្រៀងជាមួយនឹងការព្យាករណ៍នៃគំរូស្តង់ដារនឹងបញ្ចុះបញ្ចូលយើងឱ្យកាន់តែមានសុពលភាពរបស់វា។

ដូចគ្នានេះដែរអាចត្រូវបាននិយាយអំពីការបង្កើត Higgs boson នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចប្រូតុង។ Higgs boson អាចត្រូវបានផលិតតែម្នាក់ឯងពីអន្តរកម្មនៃ gluons ពីរ រួមជាមួយនឹងគូនៃ quarks ពន្លឺថាមពលខ្ពស់ រួមជាមួយនឹង W ឬ Z boson តែមួយ ឬចុងក្រោយរួមគ្នាជាមួយ tt̃ គូ។ ភាគល្អិតដែលផលិតរួមគ្នាជាមួយ Higgs boson អាចត្រូវបានរកឃើញ និងកំណត់អត្តសញ្ញាណ ដូច្នេះយន្តការផលិតកម្មផ្សេងគ្នាអាចត្រូវបានសិក្សាដោយឡែកពីគ្នានៅ LHC ។ ដូច្នេះវាអាចទាញយកព័ត៌មានអំពីអន្តរកម្មរបស់ Higgs boson ជាមួយ W ± -, Z-bosons និង t-quark ។

ជាចុងក្រោយ ទ្រព្យសម្បត្តិដ៏សំខាន់មួយរបស់ Higgs boson គឺអន្តរកម្មរបស់វាជាមួយខ្លួនវា។ វាគួរតែបង្ហាញខ្លួនវានៅក្នុងដំណើរការ Н* → НН ដែល Н* គឺជាភាគល្អិតនិម្មិត។ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃអន្តរកម្មនេះក៏ត្រូវបានព្យាករណ៍យ៉ាងច្បាស់ដោយគំរូស្តង់ដារផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសិក្សារបស់វាគឺជាបញ្ហានៃអនាគតដ៏ឆ្ងាយ។

ដូច្នេះ LHC មានកម្មវិធីទូលំទូលាយដើម្បីសិក្សាពីអន្តរកម្មនៃ boson ថ្មី។ ជាលទ្ធផលនៃការអនុវត្តរបស់វា វានឹងកាន់តែច្បាស់ថាតើគំរូស្តង់ដារពិពណ៌នាអំពីធម្មជាតិ ឬយើងកំពុងដោះស្រាយជាមួយនឹងទ្រឹស្តីមួយចំនួនផ្សេងទៀត ដែលស្មុគស្មាញជាង (និងប្រហែលជាសាមញ្ញជាង)។ វឌ្ឍនភាពបន្ថែមទៀតត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងការកើនឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់នៅក្នុងភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែង។ វានឹងតម្រូវឱ្យមានការសាងសង់ឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនអេឡិចត្រុង - ប៉ូស៊ីតរ៉ុនថ្មី - អ៊ី + អ៊ី - បុកជាមួយនឹងថាមពលកំណត់ត្រាសម្រាប់ម៉ាស៊ីនប្រភេទនេះ។ ប្រហែលជាមានការភ្ញាក់ផ្អើលជាច្រើនកំពុងរង់ចាំយើងនៅតាមផ្លូវនេះ។

ជំនួសឱ្យការសន្និដ្ឋាន: ស្វែងរក "រូបវិទ្យាថ្មី"

តាមទស្សនៈ "បច្ចេកទេស" គំរូស្តង់ដារគឺស្របផ្ទៃក្នុង។ នោះគឺនៅក្នុងក្របខ័ណ្ឌរបស់វា វាអាចទៅរួច - យ៉ាងហោចណាស់ជាគោលការណ៍ និងជាក្បួនក្នុងការអនុវត្ត - ដើម្បីគណនាបរិមាណរូបវន្តណាមួយ (ជាការពិតណាស់ ទាក់ទងទៅនឹងបាតុភូតដែលវាមានបំណងពណ៌នា) ហើយលទ្ធផលនឹងមិនមានទេ។ ភាពមិនប្រាកដប្រជា។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ មនុស្សជាច្រើន ទោះបីមិនមែនទាំងអស់ក៏ដោយ អ្នកទ្រឹស្តីបានពិចារណាអំពីស្ថានភាពនៃកិច្ចការនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ ដើម្បីដាក់វាឱ្យស្រាល មិនមែនជាការពេញចិត្តទាំងស្រុងនោះទេ។ ហើយនេះជាចម្បងដោយសារតែមាត្រដ្ឋានថាមពលរបស់វា។

ដូចដែលវាច្បាស់ពីលើកមុន មាត្រដ្ឋានថាមពលនៃគំរូស្តង់ដារគឺតាមលំដាប់ M cm = 100 GeV (យើងមិននិយាយនៅទីនេះអំពីអន្តរកម្មខ្លាំងជាមួយមាត្រដ្ឋាន 1 GeV ទេ អ្វីគ្រប់យ៉ាងគឺសាមញ្ញជាងជាមួយវា)។ នេះគឺជាមាត្រដ្ឋានដ៏ធំនៃ W ± និង Z bosons និង Higgs boson ។ តើវាច្រើនឬតិច? តាមទស្សនៈពិសោធន៍ - ច្រើនណាស់ ប៉ុន្តែតាមទ្រឹស្តី...

នៅក្នុងរូបវិទ្យាមានមាត្រដ្ឋានថាមពលមួយទៀត។ វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងទំនាញនិងស្មើនឹងម៉ាស់ Planck M pl = 10 19 GeV ។ នៅថាមពលទាប អន្តរកម្មទំនាញរវាងភាគល្អិតគឺមានភាពធ្វេសប្រហែស ប៉ុន្តែវាកើនឡើងជាមួយនឹងថាមពលកើនឡើង ហើយនៅថាមពលនៃលំដាប់ M pl ទំនាញនឹងរឹងមាំ។ ថាមពលខាងលើ M pl គឺជាតំបន់នៃទំនាញកង់ទិច ទោះជាយ៉ាងណានោះ។ វាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់យើងដែលទំនាញផែនដីប្រហែលជាអន្តរកម្មជាមូលដ្ឋានបំផុត ហើយមាត្រដ្ឋានទំនាញ M pl គឺជាមាត្រដ្ឋានថាមពលជាមូលដ្ឋានបំផុត។ ហេតុអ្វីបានជាមាត្រដ្ឋានគំរូស្តង់ដារ Mcm = 100 GeV មកទល់ពេលនេះពី Mpl = 1019 GeV?

បញ្ហា​ដែល​ត្រូវ​បាន​កំណត់​មាន​ទិដ្ឋភាព​មួយ​ផ្សេង​ទៀត​ដែល​ងាយ​ស្រួល​ជាង។ វាត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិនៃការបូមធូលីរាងកាយ។ នៅក្នុងទ្រឹស្ដីកង់ទិច ការខ្វះចន្លោះ - ស្ថានភាពមូលដ្ឋាននៃធម្មជាតិ - ត្រូវបានរៀបចំតាមរបៀបដែលមិនសំខាន់។ ភាគល្អិតនិម្មិតត្រូវបានបង្កើត និងបំផ្លាញឥតឈប់ឈរនៅក្នុងវា; នៅក្នុងពាក្យផ្សេងទៀត ភាពប្រែប្រួលនៃវាលបង្កើត ហើយបាត់ទៅវិញ។ យើងមិនអាចសង្កេតមើលដំណើរការទាំងនេះដោយផ្ទាល់បានទេ ប៉ុន្តែពួកវាមានឥទ្ធិពលលើលក្ខណៈសម្បត្តិដែលអាចសង្កេតបាននៃភាគល្អិតបឋម អាតូម។ល។ ជាឧទាហរណ៍ អន្តរកម្មនៃអេឡិចត្រុងនៅក្នុងអាតូមជាមួយអេឡិចត្រុងនិម្មិត និងហ្វូតុង នាំឱ្យកើតមានបាតុភូតដែលគេសង្កេតឃើញនៅក្នុងវិសាលគមអាតូម - ការផ្លាស់ប្តូរកូនចៀម។ ឧទាហរណ៍មួយទៀត៖ ការកែតម្រូវពេលម៉ាញ៉េទិចនៃអេឡិចត្រុង ឬមូន (ពេលម៉ាញេទិកមិនធម្មតា) ក៏ដោយសារតែអន្តរកម្មជាមួយភាគល្អិតនិម្មិត។ ផលប៉ះពាល់ទាំងនេះ និងស្រដៀងគ្នាត្រូវបានគណនា និងវាស់វែង (ក្នុងករណីទាំងនេះជាមួយនឹងភាពត្រឹមត្រូវដ៏អស្ចារ្យ!) ដូច្នេះយើងអាចប្រាកដថាយើងមានរូបភាពត្រឹមត្រូវនៃកន្លែងទំនេរ។

នៅក្នុងរូបភាពនេះ ប៉ារ៉ាម៉ែត្រទាំងអស់ដែលបានរួមបញ្ចូលដំបូងនៅក្នុងទ្រឹស្តី ទទួលបានការកែតម្រូវ ហៅថាវិទ្យុសកម្ម ដោយសារតែអន្តរកម្មជាមួយភាគល្អិតនិម្មិត។ នៅក្នុង quantum electrodynamics ពួកគេមានទំហំតូច ប៉ុន្តែនៅក្នុងវិស័យ Engler-Brout-Higgs ពួកគេមានទំហំធំ។ នេះគឺជាលក្ខណៈពិសេសនៃវាលមាត្រដ្ឋានបឋមដែលបង្កើតបានជាវិស័យនេះ; វាលផ្សេងទៀតមិនមានទ្រព្យសម្បត្តិនេះទេ។ ឥទ្ធិពលចម្បងនៅទីនេះគឺថាការកែតម្រូវវិទ្យុសកម្មមាននិន្នាការ "ទាញ" មាត្រដ្ឋានថាមពលនៃគំរូស្តង់ដារ M សង់ទីម៉ែត្រឆ្ពោះទៅរកមាត្រដ្ឋានទំនាញ M pl ។ ប្រសិនបើយើងស្ថិតនៅក្នុងគំរូស្តង់ដារ នោះមធ្យោបាយតែមួយគត់គឺត្រូវជ្រើសរើសប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំបូងនៃទ្រឹស្តី ដូច្នេះ រួមជាមួយការកែតម្រូវវិទ្យុសកម្ម ពួកវានាំទៅរក តម្លៃត្រឹមត្រូវ។ M cm ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយវាប្រែថាភាពត្រឹមត្រូវនៃការសមគួរតែនៅជិត M cm 2 / M pl 2 = 10 -34! នេះគឺជាទិដ្ឋភាពទីពីរនៃបញ្ហាខ្នាតថាមពលគំរូស្តង់ដារ៖ វាហាក់បីដូចជាមិនគួរឱ្យជឿដែលថាសមបែបនេះកើតឡើងនៅក្នុងធម្មជាតិ។

អ្នកទ្រឹស្តីជាច្រើន (ទោះបីជាយើងនិយាយឡើងវិញ មិនមែនទាំងអស់ទេ) ជឿថាបញ្ហានេះបង្ហាញយ៉ាងច្បាស់ពីតម្រូវការក្នុងការដើរហួសពីគំរូស្តង់ដារ។ ជាការពិតណាស់ប្រសិនបើគំរូស្តង់ដារឈប់ដំណើរការឬពង្រីកយ៉ាងខ្លាំងលើមាត្រដ្ឋានថាមពលនៃ "រូបវិទ្យាថ្មី - NF" M nf នោះភាពត្រឹមត្រូវដែលត្រូវការនៃការសមទៅនឹងប៉ារ៉ាម៉ែត្រនឹងមានប្រហែល M 2 សង់ទីម៉ែត្រ / M 2 nf ប៉ុន្តែការពិត វាគឺអំពីលំដាប់ពីរនៃរ៉ិចទ័រតិចជាង។ ប្រសិនបើយើងសន្មត់ថាមិនមានការលៃតម្រូវប៉ារ៉ាម៉ែត្រនៅក្នុងធម្មជាតិទេនោះទំហំនៃ "រូបវិទ្យាថ្មី" គួរតែស្ថិតនៅក្នុងតំបន់ 1-2 TeV ពោលគឺនៅក្នុងតំបន់ដែលអាចចូលដំណើរការបានសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវនៅ Large Hadron Collider!

តើ "រូបវិទ្យាថ្មី" អាចទៅជាយ៉ាងណា? មិនមានការឯកភាពគ្នាក្នុងចំណោមអ្នកទ្រឹស្តីលើបញ្ហានេះទេ។ លទ្ធភាពមួយគឺលក្ខណៈផ្សំនៃវាលមាត្រដ្ឋានដែលផ្តល់នូវការបំបែកស៊ីមេទ្រីដោយឯកឯងដែលបានពិភាក្សារួចហើយ។ លទ្ធភាពមួយទៀតដែលពេញនិយមផងដែរ (រហូតមកដល់ពេលនេះ?) គឺភាពស៊ីមេទ្រីដែលយើងនឹងនិយាយតែថាវាព្យាករណ៍ពីសួនសត្វទាំងមូលនៃភាគល្អិតថ្មីជាមួយនឹងម៉ាស់នៅក្នុងជួររាប់រយ GeV - TeV ជាច្រើន។ ជម្រើសកម្រនិងអសកម្មក៏កំពុងត្រូវបានពិភាក្សាផងដែរ ដូចជាវិមាត្របន្ថែមនៃលំហ (ឧទាហរណ៍ អ្វីដែលគេហៅថាទ្រឹស្តី M - សូមមើល "វិទ្យាសាស្រ្ត និងជីវិត" លេខ 2, 3, 1997 អត្ថបទ "Superstrings: នៅលើផ្លូវទៅកាន់ទ្រឹស្តី នៃអ្វីៗទាំងអស់។” - Ed ។

ទោះបីជាមានការខិតខំប្រឹងប្រែងយ៉ាងណាក៏ដោយ ក៏មិនទាន់បានទទួលការចង្អុលបង្ហាញអំពី "រូបវិទ្យាថ្មី" នៅឡើយទេ។ តាមពិត នេះ​កំពុង​តែ​ចាប់​ផ្តើម​ធ្វើ​ឲ្យ​មាន​ការ​ព្រួយ​បារម្ភ៖ តើ​យើង​យល់​គ្រប់​យ៉ាង​ត្រឹម​ត្រូវ​ទេ? ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាអាចទៅរួចដែលយើងមិនទាន់ឈានដល់ "រូបវិទ្យាថ្មី" ទាក់ទងនឹងថាមពល និងបរិមាណទិន្នន័យដែលបានប្រមូល ហើយការរកឃើញបដិវត្តន៍ថ្មីនឹងត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងវា។ ក្តីសង្ឃឹមចម្បងនៅទីនេះត្រូវបានដាក់ម្តងទៀតនៅលើ Large Hadron Collider ដែលក្នុងមួយឆ្នាំកន្លះនឹងចាប់ផ្តើមដំណើរការដោយថាមពលពេញ 13-14 TeV ហើយប្រមូលទិន្នន័យបានយ៉ាងឆាប់រហ័ស។ តាមដានព័ត៌មាន!

ម៉ាស៊ីនវាស់វែង និងរកឃើញច្បាស់លាស់

រូបវិទ្យាភាគល្អិត ដែលសិក្សាវត្ថុតូចបំផុតនៅក្នុងធម្មជាតិ ទាមទារកន្លែងស្រាវជ្រាវដ៏ធំ ដែលភាគល្អិតទាំងនេះត្រូវបានពន្លឿន បុក និងបំបែក។ អ្នកដែលខ្លាំងជាងគេគឺអ្នកបុក។

ឡានបុកគឺជាឧបករណ៍បង្កើនល្បឿនជាមួយនឹងធ្នឹមភាគល្អិតដែលប៉ះទង្គិចគ្នា ដែលក្នុងនោះភាគល្អិតបុកគ្នានៅលើក្បាល ឧទាហរណ៍ អេឡិចត្រុង និង positrons នៅក្នុង e + e - colliders ។ រហូតមកដល់ពេលនេះ ប្រូតុង-អង់ទីប្រូតុង ប្រូតុង-ប្រូតុង អេឡិចត្រុង-ប្រូតុង និងស្នូល-នុយក្លេស (ឬអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់) ក៏ត្រូវបានបង្កើតឡើងផងដែរ។ លទ្ធភាពផ្សេងទៀតឧទាហរណ៍ μ + μ - - collider នៅតែត្រូវបានពិភាក្សា។ ការប៉ះទង្គិចសំខាន់ៗសម្រាប់រូបវិទ្យាភាគល្អិតគឺ ប្រូតុង-អង់ទីប្រូតុង ប្រូតុង-ប្រូតុង និងអេឡិចត្រុង-positron ។

ក្បាលដីធំ Hadron Collider (LHC)- ប្រូតុង - ប្រូតុង វាបង្កើនល្បឿននៃធ្នឹមពីរនៃប្រូតុងមួយឆ្ពោះទៅរកមួយទៀត (ក៏អាចធ្វើការជាឧបករណ៍បុកអ៊ីយ៉ុងធ្ងន់ផងដែរ)។ ថាមពលរចនានៃប្រូតុងនៅក្នុងធ្នឹមនីមួយៗគឺ 7 TeV ដូច្នេះថាមពលប៉ះទង្គិចសរុបគឺ 14 TeV ។ ក្នុងឆ្នាំ 2011 អ្នកបុកបានដំណើរការនៅពាក់កណ្តាលថាមពលនេះហើយនៅឆ្នាំ 2012 នៅថាមពលពេញលេញនៃ 8 TeV ។ Large Hadron Collider គឺជារង្វង់ដែលមានប្រវែង 27 គីឡូម៉ែត្រ ដែលប្រូតុងត្រូវបានពន្លឿនដោយវាលអគ្គិសនី និងផ្ទុកដោយវាលដែលបង្កើតដោយមេដែក superconducting ។ ការប៉ះទង្គិចរបស់ប្រូតុងកើតឡើងនៅទីតាំងចំនួនបួនដែលឧបករណ៍ចាប់សញ្ញាមានទីតាំងនៅដើម្បីកត់ត្រាភាគល្អិតដែលផលិតនៅក្នុងការប៉ះទង្គិច។ ATLAS និង CMS ត្រូវបានរចនាឡើងសម្រាប់ការស្រាវជ្រាវរូបវិទ្យាភាគល្អិតថាមពលខ្ពស់; LHC-b គឺសម្រាប់សិក្សាភាគល្អិតដែលមាន b-quarks ហើយ ALICE គឺសម្រាប់សិក្សាបញ្ហា quark-gluon ក្តៅ និងក្រាស់។

អេសភីអេស- ប្រូតុង-ប្រឆាំងប្រូតុងបុកគ្នានៅ CERN ។ ប្រវែងចិញ្ចៀនគឺ 6.9 គីឡូម៉ែត្រថាមពលប៉ះទង្គិចអតិបរមាគឺ 630 GeV ។ ធ្វើការពីឆ្នាំ 1981 ដល់ឆ្នាំ 1990 ។

LEP- ចិញ្ចៀនអេឡិចត្រុង-positron បុកជាមួយថាមពលប៉ះទង្គិចអតិបរមា 209 GeV ដែលមានទីតាំងនៅផ្លូវរូងក្រោមដីដូចគ្នានឹង LHC ។ ធ្វើការពីឆ្នាំ 1989 ដល់ឆ្នាំ 2000 ។

SLC— ការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងអេឡិចត្រុង-positron លីនេអ៊ែរ នៅ SLAC សហរដ្ឋអាមេរិក។ ថាមពលប៉ះទង្គិច 91 GeV (Z-boson mass) ។ ធ្វើការពីឆ្នាំ 1989 ដល់ឆ្នាំ 1998 ។

Tevatron គឺ​ជា​ឧបករណ៍​បុក​ប្រូតុង​ប្រូតុង​នៅ​ Fermilab សហរដ្ឋអាមេរិក។ ប្រវែងនៃសង្វៀនគឺ 6 គីឡូម៉ែត្រថាមពលប៉ះទង្គិចអតិបរមាគឺ 2 TeV ។ ធ្វើការពីឆ្នាំ 1987 ដល់ឆ្នាំ 2011 ។

នៅពេលប្រៀបធៀបប្រូតុង - ប្រូតុង និងប្រូតុង - អង់ទីប្រូតុងប៉ះទង្គិចជាមួយអេឡិចត្រុង - ប៉ូស៊ីតរ៉ុនប៉ះទង្គិចគ្នា អ្នកត្រូវចាំថា ប្រូតុងគឺជាភាគល្អិតសមាសធាតុដែលវាមានផ្ទុកសារធាតុ quark និង gluons ។ គ្លុយកូស និងគ្លុយកូសទាំងនេះនីមួយៗផ្ទុកតែផ្នែកមួយនៃថាមពលនៃប្រូតុងប៉ុណ្ណោះ។ ដូច្នេះឧទាហរណ៍នៅក្នុង Large Hadron Collider ថាមពលនៃការប៉ះទង្គិចបឋម (រវាង quarks ពីរ រវាង gluons ពីរ ឬ quark ជាមួយ gluon) គឺទាបជាងថាមពលសរុបនៃការបុកប្រូតុង (14 TeV នៅប៉ារ៉ាម៉ែត្ររចនា) . ដោយសារតែនេះ ជួរថាមពលដែលអាចរកបានសម្រាប់ការសិក្សានៅលើវាឈានដល់ "តែ" 2-4 TeV អាស្រ័យលើដំណើរការដែលកំពុងសិក្សា។ អេឡិចត្រុង-positron colliders មិនមានលក្ខណៈពិសេសបែបនេះទេ: អេឡិចត្រុងគឺជាភាគល្អិតបឋមដែលមិនមានរចនាសម្ព័ន្ធ។

អត្ថប្រយោជន៍នៃការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងប្រូតុង-ប្រូតុង (និងប្រូតុង-អង់ទីប្រូតុង) គឺថា សូម្បីតែការគិតគូរពីលក្ខណៈពិសេសនេះក៏ដោយ វាងាយស្រួលបច្ចេកទេសក្នុងការសម្រេចបាននូវថាមពលប៉ះទង្គិចខ្ពស់ជាមួយពួកវាជាងការប៉ះទង្គិចគ្នាដោយអេឡិចត្រុងប៉ូស៊ីតរ៉ុន។ វាក៏មានដកផងដែរ។ ដោយសារតែរចនាសម្ព័ន្ធសមាសធាតុនៃប្រូតុង ហើយដោយសារតែ quarks និង gluons ទាក់ទងគ្នាទៅវិញទៅមកខ្លាំងជាងអេឡិចត្រុង និង positron ព្រឹត្តិការណ៍ជាច្រើនទៀតកើតឡើងនៅក្នុងការប៉ះទង្គិចប្រូតុងដែលមិនគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ពីទស្សនៈនៃការស្វែងរក Higgs boson ឬ ភាគល្អិត និងបាតុភូតថ្មីផ្សេងទៀត។ ព្រឹត្តិការណ៍គួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍មើលទៅកាន់តែ "កខ្វក់" នៅក្នុងការប៉ះទង្គិចគ្នានៃប្រូតុង; ទាំងអស់នេះបង្កើត "សំលេងរំខាន" ដែលវាពិបាកក្នុងការញែកសញ្ញាដែលមានប្រយោជន៍ជាងការប៉ះទង្គិចគ្នារវាងអេឡិចត្រុងប៉ូស៊ីតរ៉ុន។ ដូច្នោះហើយភាពត្រឹមត្រូវនៃការវាស់វែងគឺទាបជាង។ ដោយសារតែទាំងអស់នេះ ប្រូតុង-ប្រូតុង (និងប្រូតុង-ប្រឆាំងប្រូតុង) បុកគ្នាត្រូវបានគេហៅថាម៉ាស៊ីនរកឃើញ ហើយការប៉ះទង្គិចអេឡិចត្រុង-ប៉ូស៊ីតរ៉ុនត្រូវបានគេហៅថាម៉ាស៊ីនវាស់ភាពជាក់លាក់។

គម្លាតស្តង់ដារ(គម្លាតស្តង់ដារ) σ x - លក្ខណៈនៃគម្លាតចៃដន្យនៃតម្លៃវាស់ពីតម្លៃមធ្យម។ ប្រូបាប៊ីលីតេដែលតម្លៃដែលបានវាស់នៃ X នឹងខុសគ្នាដោយចៃដន្យដោយ 5σ x ពីតម្លៃពិតគឺត្រឹមតែ 0.00006% ប៉ុណ្ណោះ។ នេះជាមូលហេតុដែលនៅក្នុងរូបវិទ្យាភាគល្អិត គម្លាតសញ្ញាពីផ្ទៃខាងក្រោយដោយ 5σ ត្រូវបានគេចាត់ទុកថាគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីទទួលស្គាល់សញ្ញាថាជាការពិត។

ភាគល្អិតដែលត្រូវបានរាយក្នុងគំរូស្តង់ដារ លើកលែងតែប្រូតុង អេឡិចត្រុង នឺត្រុងណូ និងអង់ទីភាគល្អិតរបស់វា គឺមិនស្ថិតស្ថេរ៖ ពួកវារលាយទៅជាភាគល្អិតផ្សេងទៀត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ នឺត្រុីនពីរប្រភេទក្នុងចំណោមបីប្រភេទក៏មិនគួរស្ថិតស្ថេរដែរ ប៉ុន្តែអាយុកាលរបស់ពួកគេគឺវែងខ្លាំងណាស់។ នៅក្នុងរូបវិទ្យានៃ microworld មានគោលការណ៍មួយ: អ្វីគ្រប់យ៉ាងដែលអាចកើតឡើងពិតជាកើតឡើង។ ដូច្នេះស្ថេរភាពនៃភាគល្អិតមួយត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងប្រភេទនៃច្បាប់អភិរក្សមួយចំនួន។ អេឡិចត្រុង និង positron ត្រូវបានហាមឃាត់មិនឱ្យរលួយដោយច្បាប់នៃការអភិរក្សបន្ទុក។ នឺត្រេណូដែលស្រាលបំផុត (បង្វិល 1/2) មិនរលួយដោយសារតែការអភិរក្សនៃសន្ទុះមុំ។ ការពុកផុយនៃប្រូតុងត្រូវបានហាមឃាត់ដោយច្បាប់នៃការអភិរក្សនៃ "បន្ទុក" មួយផ្សេងទៀតដែលត្រូវបានគេហៅថាលេខ baryon (ចំនួន baryon នៃប្រូតុងតាមនិយមន័យគឺ 1 ហើយភាគល្អិតស្រាលជាងគឺសូន្យ) ។

ស៊ីមេទ្រីខាងក្នុងមួយទៀតត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ជាមួយនឹងលេខបាយ៉ុង។ តើវាពិតប្រាកដ ឬប្រហាក់ប្រហែល តើប្រូតុងមានស្ថេរភាព ឬមានកម្រិត បើទោះបីជាខ្លាំងក៏ដោយ។ ពេលវេលា​ដ៏​អស្ចារ្យជីវិតគឺជាប្រធានបទសម្រាប់ការពិភាក្សាដាច់ដោយឡែក។

ឃ្វាក- មួយនៃប្រភេទនៃភាគល្អិតបឋម។ នៅក្នុងស្ថានភាពទំនេរពួកគេមិនត្រូវបានគេសង្កេតឃើញទេប៉ុន្តែតែងតែភ្ជាប់គ្នាទៅវិញទៅមកហើយបង្កើតជាភាគល្អិតសមាសធាតុ - hadrons ។ ករណីលើកលែងតែមួយគត់គឺ t-quark វារលួយមុនពេលវាមានពេលវេលាដើម្បីផ្សំជាមួយ quarks ឬ antiquarks ផ្សេងទៀតទៅជា hadron ។ Hadrons រួមមាន ប្រូតុង នឺត្រុង π-mesons K-mesons ជាដើម។

b quark គឺជាប្រភេទមួយនៃ 6 ប្រភេទ quarks ទីពីរនៅក្នុងម៉ាស់បន្ទាប់ពី t quark ។

muon គឺជា analogue មិនស្ថិតស្ថេរធ្ងន់នៃអេឡិចត្រុងដែលមានម៉ាស់ m μ = 106 MeV ។ អាយុកាលរបស់ muon T μ = 2·10 -6 វិនាទីគឺវែងល្មមសម្រាប់វាហោះកាត់ឧបករណ៍រាវរកទាំងមូលដោយមិនរលួយ។

ភាគល្អិតនិម្មិតខុសគ្នាពីធាតុពិតនៅក្នុងនោះ សម្រាប់ភាគល្អិតពិត ទំនាក់ទំនងពឹងផ្អែកធម្មតារវាងថាមពល និងសន្ទុះ E 2 = p 2 s 2 + m 2 s 4 គឺពេញចិត្ត ប៉ុន្តែសម្រាប់និម្មិតវាមិនពេញចិត្តទេ។ នេះគឺអាចធ្វើទៅបានដោយសារតែទំនាក់ទំនងមេកានិចកង់ទិច ΔE·Δt ~ ħ រវាងភាពមិនប្រាកដប្រជាថាមពល ΔE និងរយៈពេលនៃដំណើរការ Δt ។ ដូច្នេះ ភាគល្អិត​និម្មិត​មួយ​ស្ទើរតែ​រលាយ​បាត់​ភ្លាមៗ​ជាមួយ​វត្ថុ​ផ្សេង​ទៀត (អាយុកាល​របស់​វា Δt គឺ​ខ្លី​ណាស់) ខណៈ​ដែល​មួយ​ពិត​រស់​នៅ​យូរ​ជាង​គួរ​ឲ្យ​កត់​សម្គាល់ ឬ​ជាទូទៅ​មាន​ស្ថិរភាព។

ការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតកូនចៀម- គម្លាតបន្តិចបន្តួចនៃរចនាសម្ព័ន្ធដ៏ល្អនៃកម្រិតនៃអាតូមអ៊ីដ្រូសែន និងអាតូមដូចអ៊ីដ្រូសែន ក្រោមឥទ្ធិពលនៃការបំភាយ និងការស្រូបចូលនៃហ្វូតុងនិម្មិត ឬការបង្កើតនិម្មិត និងការបំផ្លាញគូអេឡិចត្រុង-positron ។ ឥទ្ធិពលត្រូវបានរកឃើញនៅឆ្នាំ 1947 ដោយអ្នករូបវិទ្យាជនជាតិអាមេរិក W. Lamb និង R. Rutherford ។