Нобеловата награда за физика: ч астицата на Хигс - PowerPoint PPT Presentation

slide1 n.
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Нобеловата награда за физика: ч астицата на Хигс PowerPoint Presentation
Download Presentation
Нобеловата награда за физика: ч астицата на Хигс

play fullscreen
1 / 49
Download Presentation
Нобеловата награда за физика: ч астицата на Хигс
Download Presentation

Нобеловата награда за физика: ч астицата на Хигс

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

  1. Нобеловата награда за физика: частицата на Хигс М. Чижов СофийскиУниверситет

  2. The Nobel Prize in Physics 2013 was awarded jointly to François Englertand Peter W. Higgs "for the theoretical discovery of a mechanism that contributes to our understanding of the origin of mass of subatomic particles, and which recently was confirmed through the discovery of the predicted fundamental particle, by the ATLAS and CMS experiments at CERN's Large Hadron Collider" „за теоретичнотооткритие на механизма, допринасящ за разбирането на произхода на масата на субатомните частици и който наскоро беше потвърден чрез откриването на предсказаната фундаментална частица от ATLAS и CMS експериментите на Големия Адронен Колайдер в ЦЕРН“

  3. 4 юли 2012

  4. Популяризация

  5. 2012 Candidate: The Higgs Boson “Candidates …along with the Higgs Boson ‒ the particle of the year ‒ and the three scientists who discovered it. … it was not until last summerthat a team of researchers at Europe's Large Hadron Collider ‒ Rolf Heuer, Joseph Incandela and Fabiola Gianotti‒ at last sealed the deal and in so doing finally fully confirmed Einstein's general theory of relativity.”

  6. Хармоничен осцилатор (аналитична механика ) Joseph-Louis Lagrange (Giuseppe Lodovico Lagrangia), 1788

  7. Хармоничен осцилатор (теория на скаларно поле)

  8. Анхармоничен осцилатор (теория на скаларно поле)

  9. Симетрия на анхармоничен осцилатор

  10. Две скаларни полета (или комплексно скаларно поле)с нарушена симетрия

  11. Симетрия на анхармоничен осцилаторс комплексно поле J. Goldstone, Nuovo Cim. 19 (1961) 154.

  12. Частица и теорема на Голдстоун “if there is continuous symmetry transformation under which the Lagrangian is invariant, then either the vacuum state is also invariant under the transformation, or there must exist spinless particles of zero mass.” Jeffrey Goldstone, Abdus Salam and Steven Weinberg, Phys. Rev. 127 (1962) 965

  13. Примери за голдстоунови бозони • Спинови вълни в феромагнити • Фонони в кристална решетка • Свръхфлуидност (Бозе кондензат, Боголюбов,1947) • Свърхпроводимост (двойки на Купър, 1956; Боголюбов,1958) • Пиони в кирална граница (Намбу, 1961)

  14. Безмасови частици в Природата В Природата няма безмасова безспинова безцветна частица, която би имала действие с безкраен радиус! Единствено електромагнитните и гравитационните сили имат безкраен радиус на действие.

  15. Калибровъчна инвариантност ибезмасови частици Am

  16. Раждане на Стандартен Модел на • елементарните частициSU(2)LU(1)Y S. L. Glashow, Nucl. Phys. 22 (1961) 579. “Schwinger told me to think about unifying weak and EM. So I did it. For two years ‒ I thought about it.”

  17. Калибровъчна инвариантност имасивни частици Модел на Julian Schwinger(1962): двумерна квантоваелектродинамика, където фотонът става масивен. Нерелативистка динамика на плазмата: PhilipW.Anderson (1963) – полета на Янг и Милс предобиват маса заради надлъжни осцилации в плазмата (Meissner-Ochsenfeldефект). “We conclude, then, that the Goldstone zero-mass difficulty is not a serious one, because we can probably cancel it off against an equal Yang-Mills zero-mass problem.” Am 2

  18. Englert-Brout-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble механизъм • F. Englert and R. Brout, Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 321 (26 юни 1964) • P. W. Higgs, Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 508(31 август 1964) • G. S. Guralnik, C. R. Hagen, and T. W. B. Kibble, • Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 585 (12 октомври 1964)

  19. Частиците на Голдстоун и Хигс Peter W. Higgs Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 508 “it is worth noting that an essential feature of this type of theory is the prediction of incomplete multipletsof scalar and vector bosons.” Jeffrey Goldstone Phys. Rev. 145 (1966) 1156 H → Z Z

  20. Изпуснати възможности “All of us, Brout, Englert and myself, had been going in the wrong direction, looking at hadron symmetries.”P.W. Higgs Glashow (1961)Salam & Ward (1964) Нито Salam и Ward, които са работили в Imperial College в една и съща група с Guralnik, Hagen и Kibble, нито Glashow, който след семинара на Higgs в Harvard на 16 март 1966 казва: “that is a nice model, Peter” не са разбрали, че могат да използуват този механизъм за генерация на маси. Salam & Ward (24 септ. 1964→15 ноем. 1964) GHK (12 октомври 1964 →16ноем. 1964)

  21. Използуване на EBHGHK механизма • S. Weinberg (1967) & A. Salam (1968) • → Нобелова награда за 1979 • връзка между маси на преносителите • на слабите взаимодействияMW=MZ cosW • чрез механизма на спонтанно нарушаване • на симетрията SU(2)L U(1)Y

  22. Установяване на Стандартния Модел (теория) • G. ’t Hooft& M. J. G. Veltman(1972) • → Нобелова награда за 1999 • доказана е пренормируемостта накалибровъчнитетеории с нарушена симетрия a drawing of their most important discovery

  23. Лагранжиан на Стандартния Модел

  24. Установяване на Стандартния Модел (експеримент) • Откритие на слабите неутрални взаимодействия със Z бозона в експеримента с мехурчестата камера Gargamelle в ЦЕРН (1973) sin2W ~ 0.3-0.5 MW=50-70GeV MZ =75-80GeV

  25. Ранно търсене на хигсовия бозон J.R. Ellis, M.K. Gaillard and D.V. Nanopoulos,A Phenomenological Profile of the Higgs Boson, Nucl. Phys. B 106 (1976) 292.От космологични съображения предсказват лек Хигс~ 2 MeV. 946 цитати ! We should perhaps finish with an apology and a caution. We apologize to experimentalistsfor having no idea what is the mass of the Higgs boson, unlike thecase with charm [3,4] and for not being sure of its couplings to other particles, exceptthat they are probably all very small. For these reasons we do not want to encouragebig experimental searches for the Higgs boson, but we do feel that people performingexperiments vulnerable to the Higgs boson should know how it may turn up.

  26. Теоретични предсказания Sidney Coleman & Erick Weinberg (1973) радиационни поправки MH> 10GeV Thatcher: “What do you do?”Ellis: “Think of things for the experiments to look for, and hope they find something different.”Thatcher: “Wouldn’t it be better if they found what you predicted?”Ellis: “Then we would not learn how to go further!”

  27. Динамично нарушение на симетрията

  28. На лов за хигсовия бозон John F. Gunion, Howard E. Haber, Gordon L. Kane, Sally Dawson, The Higgs Hunter's Guide, Upton, NY: Brookhaven Nat. Lab., 1989. - 404 p.

  29. Време на живот и канали на раждане и разпадна хигсовия бозон cross section (pb)

  30. Теватрон във FNAL започва работа на 30 ноември 1986 и завършва на 30 септември 2011

  31. Tevatron Higgs Exclusion

  32. Големия Електрон‒Позитронен колайдер (LEP) в ЦЕРН започва работа през август 1989 и завършва в края на 2000 L3 ALEPH OPAL DELPHI

  33. LEP2 (1996 ‒ 2000) Хигсовият бозонможе да се роди, ако MH< 2E ‒91.2 ГеВ. Резултат: хигсовият бозон с маса по малка от 114.4 ГеВне беше намерен.

  34. Непряко потвърждение на EBHGHK механизма

  35. Големия Адронен Колайдер 2  1380 bunches 1.51011p 109interactions per second

  36. ~3200 authors, 174 Institutions and 38 Countries, ~1000 PhD students

  37. Най-голям и най-сложен детектор A T Л A С

  38. Сигнал от хигсовия бозон по последните данни на АТЛАС Phys. Lett. B 726 (2013) 88(4 юли 2013) ATLAS-CONF-2013-014 Phys. Lett. B 726 (2013) 120

  39. Резултати от АТЛАС и CMS за константи на взаимодействие на Хигс

  40. Универсален фит (LHC+Tevatron) P.P. Giardino, K. Kannike, I. Masina, M. Raidal and A. Strumia, arXiv:1303.3570 [hep-ph]

  41. Линеен лептонен колайдер? Michel E. Peskin, arXiv:1207.2516 [hep-ph] 11 юли 2012

  42. Песимистична гледна точка (nMSM) arXiv:0708.3550 [hep-th] 27 Aug 2007 Phys. Lett. B683 (2010) 196 H + 3nR може да обясни baryon asymmetry dark matter neutrino masses inflation

  43. Елементарните (фундаменталните) частици и взаимодействия на Стандартния Модел

  44. Екстраполация на Стандартния Модел към Планкова енергия D. Buttazzo, G. Degrassi, P.P. Giardino,G.F. Giudicе, F. Sala, A. Salvio,A.Strumia arXiv:1307.3536[hep-ph] Figure from Giardino’s slides

  45. Фундаменталните взаимодействия електромагнитни силни слаби гравитационни

  46. 5-та сила ли е взаимодействието на Хигс? “…we are finallyready to change our introductions to particle physics courses, and tell our students that there are not four but five fundamental forces in Nature, mediated by spin-0, spin-1 and spin-2 bosons!” Theory summary talk (La Thuile, 2013) by Fabio Zwirner А защо не и на Z бозона !? (откритпрез 1983, а неговите взаимодействия през 1973)

  47. Заключение • Стандартният модел на фундаменталните частици и техните взаимодействия е окончателно подтвърден и придоби статус на завършена теория на елементарните частици. • Не са намерени нови частици извън Стандартния Модел и няма отклонения от него на разстояния до 2.510-18 cm, коитоса по-малки на два порядъка от радиуса на слабото взаимодействие! • През 2015 ни очаква почти двойно увеличение на енергията на ускорителя и още по-дълбоко проникване в тайните на Природата. • До 2022се очаква да съберем 10 пъти повече данни, а до 2030 ‒ 100 пъти повече, отколкото имаме сега и с почти двойно по-висока енергия.