Ετικέτα: Σωματιδιακή Φυσική

Σκοτεινή Ύλη

Dark matter

Μόνο ένα 4% είναι ό, τι βλέπουμε στο Σύμπαν

  • The Physics Teacher
  • By Don Lincoln, Fermi National Accelerator Laboratory, Batavia II

 

Είναι ένα σκοτεινό, σκοτεινό σύμπαν εκεί έξω , και δεν εννοώ ότι ο νυχτερινός ουρανός είναι μαύρος. Στο κάτω κάτω, όταν φεύγετε από τη σκιά της Γης και βγαίνετε στο διάστημα, περιβάλλεστε από αμέτρητα λαμπερά φώτα που σας κοιτάζουν από παντού. Αλλά για όλα τα δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων άστρα και γαλαξίες, είναι εκπληκτικό το γεγονός ότι η συνήθης ύλη που τα συνθέτει, όπως αυτή που συνθέτει εσάς και εμένα, δεν είναι παρά το 5% του συνολικού ποσού της ενέργειας του σύμπαντος. Η λαμπερό θέαμα του ουρανού είναι μάλλον ένα μικρό κερασάκι σε ένα πολύ μεγάλο και σκοτεινό κέικ.
Σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες εκτιμήσεις, η συνήθης ύλη αποτελεί μόνο το 4,6% του σύμπαντος, με μια μορφή ύλης που ονομάζεται «σκοτεινή ύλη» να είναι το 22,7 % . Ένα ακόμη πιο απόκρυφο συστατικό του σύμπαντος ονομάζεται «σκοτεινή ενέργεια» και περιλαμβάνει ένα επιβλητικό 72,7 % του προϋπολογισμού της ενέργειας και της ύλης του σύμπαντος. Αυτό το άρθρο περιγράφει την τρέχουσα κατανόησή μας για τη σκοτεινή ύλη και γιατί τόσοι πολλοί αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι ότι υπάρχει. Μία από τις διάφορες πτυχές των αποδεικτικών στοιχείων για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης έχει επίσης παιδαγωγικό ενδιαφέρον, καθώς αποτελεί μοναδικό αίνιγμα στα κοσμικά σύνορα που είναι εύκολα κατανοητό μόνο με τη χρήση της άλγεβρας της εισαγωγικής Φυσικής.

(περισσότερα…)

Το μποζόνιο Χιγκς και η μάζα των συνηθισμένων υλικών

Ένα σχόλιο του συγγραφέα του διάσημου βιβλίου «The Elegant Universe» Brian Green γύρω από τη μάζα των υλικών, με αφορμή τη συζήτηση γύρω από το μποζόνιο Χιγκς.

Το πεδίο Χιγκς παρέχει τη μάζα στα θεμελιώδη σωματίδια, όπως είναι τα ηλεκτρόνια και τα κουάρκς και αυτό είναι πάρα πολύ σημαντικό. Αλλά όταν πάμε στις συνήθεις μάζες, όπως εσείς και γω, τα οχήματα, οι μπάλες κ.ά, οι μάζες δεν εμφανίζονται από το πεδίο Χιγκς.

Η συνήθης ύλη έχει φτιαχτεί από τα άτομα, η μάζα των οποίων προέρχεται από τα πρωτόνια και νετρόνια – τα οποία, με τη σειρά τους, έχουν φτιαχτεί από τρία κουάρκς το καθένα. Αλλά αν προσθέσεις τις μάζες των κουάρκς ( που προέρχονται από τα Χιγκς ) το σύνολο είναι μόνο ένα μικρό ποσοστό της συνολικής μάζας του πρωτονίου και νετρονίου. Από πού λοιπόν προέρχεται το κύριο μέρος της μάζας των πρωτονίων και νετρονίων;

prof Higgs

Ο καθηγητής Peter Higgs θεμελιώνει θεωρητικά την ύπαρξη του ομώνυμου σωματιδίου. Το CERN το επιβεβαίωσε και πειραματικά.

(περισσότερα…)

Τι είναι το Μποζόνιο Χιγκς

Μία σύντομη και εκλαϊκευμένη παρουσίαση της μεγάλης πρόσφατης επιτυχίας του CERN, όπως παρουσιάστηκε στο διεθνή τύπο.

Στις αρχές του σύμπαντος τα σωματίδια έτρεχαν τριγύρω με την ταχύτητα του φωτός χωρίς τίποτα να τα επιβραδύνει. Στη συνέχεια, συμφωνα με τη θεωρία, εμφανίστηκε το πεδίο Χιγκς. Όταν τα σωματίδια περάσουν από αυτό, λειτουργεί ως ένα είδος πυκνού πολτού — δίνει κάποια επιβράδυνση και μάζα. Ακριβώς όπως τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία παράγουν φωτόνια, που εμείς αντιλαμβανόμαστε ως φως, το πεδίο Χιγκς παράγει μποζόνια που ίσως τα είδαν χθες στο CERN.

Με λίγα λόγια, τα πάντα ταξίδευαν με την ταχύτητα του φωτός, στη συνέχεια, εμφανίστηκε το πεδίο Χιγκς και τώρα μόνο το φως ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός. Και αυτό επειδή τα σωματίδια Χιγκς δίνουν μάζα στα άλλα σωματίδια.

bosonio

Το μνημειώδες πείραμα όπως καταγράφηκε στις οθόνες
των ψηφιακών ανιχνευτών του CERN

Αλλά αν τα Χιγκς αντιπροσωπεύουν ένα μικρό ποσοστό μάζας, γιατί είναι τόσο σημαντικά; Για τον απλούστατο λόγο ότι έτσι ολοκληρώνεται αυτό που είναι γνωστό ως Καθιερωμένο Μοντέλο, ένα τεράστιο επίπτευγμα της Σωματιδιακής Φυσικής, που περιγράφει τα θεμελιώδη σωματίδια, όπως τα κουάρκς και τα πρωτόνια. Με την παρατήρηση των σωματιδίων Χιγκς έχουμε πλέον μία σχεδόν πλήρη εικόνα του υποατομικού κόσμου.