Higgsin bosoni on löytynyt.
CERNin tutkijat ilmoittivat Higgsin bosonin löytämisestä "lähes sataprosenttisena varmuutena". Hiukkasen olemassaolon varmistuminen vahvistaisi samalla fysiikan standardimallin siitä, miten maailmankaikkeus syntyi. Standardimalli on fyysikoille yhtä keskeinen kuin biologeille evoluutioteoria. Higgsin hiukkasesta puhutaan myös ”jumalhiukkasena” – energiana joka pitää olevaisuuden koossa.
Pähkinänkuoressa Higgsin bosoni on hiukkanen, joka antaa aineelle massan. Teorian mukaan maailmankaikkeuden täyttää Higgsin kentäksi kutsuttu kenttä, joka vaikuttaa erilaisiin hiukkasiin eri voimakkuudella, ja joihinkin se ei vaikuta lainkaan. Mitä suurempi kentässä liikkuvien hiukkasen vuorovaikutus kentän kanssa on, sitä suurempi massa niillä havaitaan. Vuorovaikutuksen kentän ja hiukkasten välillä välittää Higgsin bosoniksi kutsuttu hiukkanen.
Higgsin bosoni on siis välittäjähiukkanen, aivan kuten fotoni on sähkömagneettisen vuorovaikutuksen välittäjä, gluoni vahvan vuorovaikutuksen (nimensä mukaisesti se "liimaa" kvarkit yhteen), ja W- sekä Z-bosonit heikon vuorovaikutusvoiman. Gravitaatiovuorovaikutuksen teoreettista välittäjähiukkasta, gravitonia, ei ole vielä löydetty.
Kaikki kentät, mukaan lukien Higgsin kenttä, pyrkivät asettumaan mahdollisimman alhaiselle energiatasolle, vakuumitilaan. Useilla kentillä kuten sähkömagneettisella kentällä tämä tapahtuu kentän arvon ollessa nolla. Higgsin kenttä kuitenkin poikkeaa tästä sillä sen energiataso on alhaisin, kun kentän arvo poikkeaa nollasta. Tämän vuoksi Higgsin kenttä ei häviä eli saa arvokseen nollaa vakuumitilassa. Tätä ilmiötä nimitetään Higgsin mekanismiksi. Tämä antaa hiukkasille massan. Higgsin kenttää voi verrata vaikkapa mereen tai mihin tahansa aineeseen, johon joutuessaan hiukkasten liike tahmaa. Raskaammilla enemmän, kevyemmillä vähemmän. Massa vastaa energiaa Einsteinin kaavan E = mc2 mukaisesti, josta on helppo laskea Higgsin kentän hiukkaselle antama massa.
Higgsin teoria osoittautui tärkeäksi hiukkasfysiikan standardimallille, joka muotoutui 1960- ja 1970-luvun taitteessa. Standardimallin perushiukkasia ovat kvarkit, jotka muodostavat atomin ytimessä olevat protonit ja neutronit, sekä leptonit, kuten elektronit, jotka ovat atomin kehällä. Kvarkit ja elektronit muodostavat aineen, josta mekin koostumme.
Standardimalli on osoittautunut toimivaksi. Se tarvitsee kuitenkin niin sanotun Higgsin mekanismin selittämään paitsi muiden hiukkasten massan myös fotonin massattomuuden. CERNin kaksi eri tutkijaryhmää raportoivat havainneensa koetuloksissaan ”kohouman”. Se vastaa hiukkasta, joka painaa 125–126 gigaelektronivolttia (GeV) ja on siis noin 130 kertaa painavampi kuin atomissa oleva protoni. Tämä on samaa suuruusluokkaa kuin Higgsin bosonin oletettu massa.
CERNin tutkijan Joe Incandelan mukaan Tiedämme että sen on pakko olla (Higgsin) hiukkanen Se on painavin hiukkanen joka koskaan on löydetty.
LHC on nyt täyttänyt sen tavoitteen, jota varten se alunperin rakennettiin. Ymmärrämme nyt paljon enemmän maailmankaikkeudesta, sen rakenteesta ja sen syntymästä kuin aikaisemmin.
Tohtori Stephen Hawking esittää hiukkasen teoreettisen mallin esittäjälle, brittiläiselle Peter Higgsille, fysiikan Nobelin palkintoa - jonka hän todennäköisesti saakin. Kyse on todennäköisesti vuosisadan tähän asti merkittävimmästä fysiikan löydöstä.
Tällaisina hetkinä on sittenkin hienoa olla ihminen.
Wednesday, July 4, 2012
Subscribe to:
Post Comments (Atom)
Posts
23 comments:
Hyvä kirjoitus. Yksi virhe siinä on Higgsin bosoni ei anna aineen massaa. Se antaa alkeishiukkasten massan. Alkeishiukkasten massa on häviävän pieni verrattuna niiden muodostaman materian massaan. Materian massa tulee lähes yksinomaan kvarkkien välisestä sidosenergiasta.
http://actuspurunen.blogspot.fi/2012/07/paivan-huikkanen.html
Tällaisten asioiden äärellä kaikenlaiset poliittiset väännöt ja erimielisyydet ovat merkityksettömiä. Kuten todettu, on hienoa olla ihminen.
En ole lukenut asiaan liittyvien fyysikoiden väittäneen löytäneensä Higgsin bosonia, vaan jotain, mistä saatu tieto on toistaiseksi konsistenttia sen oletettujen ominaisuuksien kanssa.
Hetkonen, kaikki on jo löydetty ja keksitty. Tiedettiinkö tästä siis jo etukäteen aikaisemmin? ;)
Muistetaan nyt kuitenkin, että tuo uutinen on täysin yhdentekevä lähes sadalle prosentille ihmiskunnasta. Muutamalle promillelle, joka asian ymmärtää, kyse on tietysti isosta asiasta, mutta suurinta osaa asia ei kiinnosta eikä löydöstä ole mitää hyötyä.
Milloinkohan ne löytävät sen mustan aukon ? Senhän piti kuulemma imaista maapallo ja aurinko sisäänsä, jahka sellainen saadaan aikaiseksi. Ehkä sitten kaukana tulevaisuudessa Andromedan galaksissa nähdään, kun heidän silmissä Linnunradassa muodostuu uusi tähtien kiertämä keskusta. Sitä lie ihmettelevät, kunnes ovat kehittyneet meidän tasolle.
Ano1, yksi ymmärtämätön kieltenopiskelija ilmoittautuu. Ruukinmatruunan selitys ei auttanut ollenkaan ymmärtämään mikä se bosoni oikein on.
http://actuspurunen.blogspot.fi/2012/07/hiukkanen-syntynyt-on-se-tuli-putkesta.html
Ano3, haluatko monimutkaisen vai yksinkertaisen selityksen?
Yksinkertainen selitys on, että bosonit ovat välittäjähiukkasia. Ne välittävät vuorovaikutusvoimia. Kun kaksi atomia tai alkeishiukkasta pallottelevat välittäjähiukkasta keskenään, syntyy vuorovaikutus.
Valo koostuu sähkömagneettisen vuorovaikutusvoiman välittäjähiukkasista, fotoneista. Fotoni on yksi kuudesta bosonista.
Nyt löydetty Higgsin bosoni on välittäjähiukkanen koko maailmankaikkeuden täyttävän Higgsin kentän sekä muiden alkeishiukkasten välillä. Higgsin bosoni antaa alkeishiukkasille massan, ts. ilman Higgsin bosonia millään ei olisi mitään massaa eikä ainetta ylipäänsä voisi olla sellaisena kuin me sen tunnemme.
Kuudesta oletetusta välittäjäbosonista tunnemme viisi. Kuudes, jota ei ole vielä löydetty mutta jonka olemassaolo on ennustettu, on gravitoni, joka olisi gravitaatiovuorovaikutuksen välittäjä.
En ole lukenut asiaan liittyvien fyysikoiden väittäneen löytäneensä Higgsin bosonia, vaan jotain, mistä saatu tieto on toistaiseksi konsistenttia sen oletettujen ominaisuuksien kanssa.
Ei Higgsin bosonia voi "löytää", koska se jo teorian mukaan hajoaa, eikä se voi sinänsä vuorovaikuttaa minkään anturin kanssa jotta sitä voisi havaita.
Alkeishiukkaset eivät ole "olemassa" sanan sellaisessa merkityksessä kuin me sen ymmärrämme. Siis, tarkoitan että ilmiöt joissa puhumme hiukkasten olemassaolosta, ovat narratiivejä, joilla tehdään ymmärrettäväksi sitä matemaattista struktuuria, joka kuvaa jotain mitä ei voida "suoraan" havaita.
Sofismin puolelle menee, mutta emmehän me muutenkaan mitään havaitse suoraan. Esimerkiksi muodot joita näemme, muodostuvat aivoissa siitä valosta, joka silmiimme osuu, tai niistä impulsseista, joita kosketusaistia välittävät hermopäätteet ihollamme välittävät. Käsitteet joilla kuvataan "olemassaolevia" asioita, ovat kaikki samalla lailla pikkuisen hataria. Esimerkiksi jos otat astiakaapista mukin, niin voidaan aivan samaan tapaan sanoa, ettet ottanutkaan mukia, vaan jotain, mistä saamasi aisti-informaatio on konsistenttia sen oletettujen ominaisuuksien kanssa.
Ei ole kuitenkaan mielekästä operoida kielellä niin, että tällainen epävarmuus tai epäsuoruus olisi kaikessa puheessa ja tekstissä läsnä, koska se vaikeuttaa kommunikaatiota tarpeettomasti. Tämän perustavanlaatuisen suhteellisuuden ainakin implisiittinen ymmärtäminen (ja kyky olla viemättä sitä niin pitkälle että ajattelu ja navigointi muuttuu mahdottomaksi) on välttämätön edellytys älylliselle rehellisyydelle.
Se, mitä fyysikot ovat kyenneet päättelemään datasta on tämä: Jos ei olisi olemassa bosonia, jonka massa on 125-126GeV, muu osa teoriasta mahdollistaisi kyllä tehdyt havainnot, mutta tekisi niistä äärimmäisen epätodennäköisiä. Data, jota kerätään, on niin kohinaista, että tulosten luotettavuuden kasvu on hidasta, eli dataa tarvitaan paljon, jotta varmuutta saadaan lisää.
Sen mustan aukon tekeminen ei muuten ole kovin todennäköistä. Jotta pienin mahdollinen musta aukko saataisiin syntymään, törmäysenergian täytyy olla aivan mielettömän suuri. Nyt törmäysenergiat ovat jotain luokkaa 14TeV kahden protonin törmäyksessä. Tämä ei riitä mustan-aukon synnyttämiseksi, vaikka musta-aukko olisi Planckin etäisyyden mittainen halkaisijaltaan. Sellaisen synnyttämiseksi vaadittaisiin törmäysenergia, joka on luokkaa 10^16 TeV. Joidenkin hyvin spekulatiivisten teorioiden mukaan se voisi olla alhaisempi.
Jos tästä ollaan huolissaan, voidaan vielä isommat hiukkaskiihdyttimet rakentaa vaikka kuuhun. Sen voisi tehdä vaikka koko kuun ympärysmittaiseksi.
Tomi korjaa jos olen väärässä fysiikan osalta.
TM, ongelma tuon pienimmän mahdollisen mustan aukon kannalta on se, että yleinen suhteellisuus teoria ei ole kvanttiteoria. Pienimmän mahdollisen mustan aukon skaaloilla pitäisi kvantti-ilmiöt ottaa huomioon. Joten on oletettavaa, että yleinen suhteellisuus teoria ei ole enää pätevä tarkasteltaessa pienintä mustaa aukkoa.
Kuitenkin mustan aukon luonti näyttää olevan varsain epätodennäköistä. Jos onnistuisimme luomaan mikrokokoisen mustan aukon, Hawkingin säteily tuhoaisi sen nopeasti.
"Standardimalli on fyysikoille yhtä keskeinen kuin biologeille evoluutioteoria."
Tämän väitteen olen nyt lukenut RM:n postauksen lisäksi kahdesta lehtiuutisesta. Ilmeisesti lause kuuluu mukaan alkuperäisuutiseen ja se kuulostaa hienolta ja toistamisen arvoiselta.
En kuitenkaan käsitä, mitä lause on tarkoittavinaan. Fysiikan standardimallin varassa lepää aineen toiminnan matemaattinen mallinnus. Evoluutioteorian varassa ei lepää viime kädessä mikään muu kuin (Dawkinsin sanoin) mahdollisuus olla älyllisesti tyydyttynyt ateisti.
Evoluutioteorian totuusarvoon puuttumatta sen relevanssi käytännön biologian kannalta on mitätön. Eläin- tai kasvifysiologi, ekologi tai solubiologi ei tarvitse tutkimustensa onnistumiseen tai oman alansa havaintojen selittämiseen mallia siitä, mistä tutkittava eliö, rakenne tai piirre on oletettavasti saattanut syntyä satoja miljoonia vuosia sitten. Vastoin yleistä luuloa luonnontieteet eivät nirskahtaneet jumiin ennen ja ilman Darwinia, jolloin mm. sir Richard Owen tutki homologisia elimiä varsin menestyksekkäästi uskoen samalla niiden yhteiseen suunnitteluun. En äkkiseltään keksi ainoatakaan empiirisen biologian osa-aluetta, jolla evoluutioteorian vallassa työskentelevä tutkija saa aivan toisia (ja oikeampia) tuloksia kuin id-tyyppi tai kreationisti -- lukuun ottamatta alkuperämalleja itseään. Mainitkaapa muutama, jos näitä osa-alueita on.
Tuskin alkuperäisuutisen laatija tarkoittaa myöskään sitä, että Higgsin bosonin vuoksi fyysikot voivat nyt olla yhtä "älyllisesti tyydyttyneitä ateisteja" kuin biologit Darwinin ansiosta aiemmin. Bosoni ei käsittääkseni esimerkiksi kumoa kosmologista kalam-argumenttia, jonka kanssa Kari Enqvistillä loppuivat taannoin paukut kesken.
Missä mielessä standardimalli siis on fyysikoille yhtä keskeinen kuin evoluutioteoria biologeille?
Luonnontieteen ope, biologiassa ymmärtää yhtään mitään ilman evoluutiota. Se on teoria, johon biologia perustuu.
Biologia menee täysin järjettömäksi liirumlaarumiksi ilman evoluutioteoriaa.
Mikään biologian osa-alue ei toimi ilman evoluutioteoriaa.
Fysiikkaa voiaan tehdä valtavasti ilman Higgsin bosonia ja stadnardimallia. Itseasiassa yli 90% nykyfysiikasta tehdään ilman stadardimallia.
Biologiassa taas mikänä ei toimi ilman evoluutioteoriaa.
On täysin järkyttävää, että kaltaisiasi huuhaapellejä on aivopesemässä nuorisoamme.
Evoluutioteoria on tuottanut ennusteita joita on varmennettu. Tietenkään kyse ei ole Darwinin alkuperäisestä teoriasta vaan siinä on mukana myös DNA:n ja muutamien muiden periytymismekanismien toiminta.
Joidenkin nykylajien yhteisten kantamuotojen genomi voidaan tiettyyn rajaan asti mallintaa. Ei tietenkään kokonaan. Tätä voidaan verrata löytöihin. Kreationistit eivät esimerkiksi hyväksy arviota simpanssien ja ihmisten yhteisen kantamuodon olemassaoloa.
Tiedemies,
Kyllä hiukkaset ovat ihan oikeasti olemassa. Pitkäikäisemmät hiukkaset jättävät täpliä valokuvauslevyyn ja vanoja kuplakammioon. Ne ovat tosin jotain vähän enemmän ja monimutkaisempaa kuin pieniä ainekappaleita, joksi 'hiukkasen' voisi kuvitella.
Luonnontieteiden ope
Esimerkiksi eliösystematiikka muuttuisi täysin tolkuttomaksi ilman evoluutioteoriaaa.
Tomi,
se on todella järkyttävää ja toivon sinun pikimmiten ryhtyvän itse opettajaksi. Nuorisomme vakuuttuu varmasti evoluutioteorian vahvuuksista, kun joku heistä esittää täysin asiallisen kysymyksen sen alueelta ja saa vastaukseksi loukkauksia sekä 40 vuotta vanhan, perustelematta jääneen sitaatin teistiseltä evolutionistilta. Voit varmasti vastata asiantuntemuksellasi alkuperäiseen kysymykseeni: mainitse jokin alkuperämallien ulkopuolinen biologian tutkimuskohde, jota ei voi käsittää ilman evoluutiomallia. Muussa tapauksessa alan ymmärtää, miksi RM on varannut sinulle narrin roolin.
Tiedemies,
kysymykseni ei koskenut sitä, onko evoluutioteoriaa tukevia havaintoja tehty, vaan mitä ratkaisevaa käytännön lisäarvoa malli antaa biologille tutkittaessa jotakin muuta kuin lajien alkuperää ja oletettua sukulaisuutta. Toisin sanoen: mitä etua pätevälle mekaanikolle, varaosamyyjälle tai autoinsinöörille on vakaumuksesta, että kaikki automallit ovat kehittyneet sattumanvaraisten muutosten ja valinnan kautta aiemmista kantamuodoista -- verrattuna yhtä pätevään mekaanikkoon, varaosamyyjään tai autoinsinööriin, joka uskoo mallien suunnitteluun yhdessä tai useammassa tehtaassa?
Ano,
eliösystematiikka ei varsinaisesti ole toivomani esimerkki, sillä sen tavoitteena on selvittää lajien oletettu sukulaisuus. Kyselin esimerkkejä niistä biologian tutkimusalueista, jotka alkuperämalleja lukuun ottamatta ovat Tomin siteeraaman Dobzhanskyn sanoin "käsittämättömiä ilman evoluution valoa". Mitä lisäarvoa tuloksiinsa munasolujen zona pellucidaa tutkiva evolutionisti saa polveutumisteoriasta verrattuna id-hörhöön, joka tutkii vertailevasti eri lajien munasoluja ja uskoo niiden olevan suunniteltuja? Tai sydänlihasta tutkiva fysiologi?
Systematiikan polkaisi käyntiin luomisuskovainen Linné, eikä tämä tausta tuntunut tekevän luokittelusta ainakaan täysin tolkutonta. Toisaalta on muistettava tolkullisuudesta puhuttaessa se, minkä jopa Wikipedia tietää -- että eliökunnan luokittelu perustuu sopimuksiin ja tutkijoiden näkemyksiin. Eikä ihme, kun kladistiikka eri keinoilla määritettynä on toisinaan ristiriitaista.
Luonnontieteen ope. Esimerkkejä: etologia, ekologia, morfologia, cladistiikka, paleontologia, evoluutioteorian tutkimus, virologia, perinnöllisyystiede.
Riittääkö?
Luonnontieteiteiden ope. Linnenb systeematiikka oli usein täysin päin honkia.
Linneläinen luokittelu on ristiriidassa kladistisen luokittelun kanssa, koska se ei ota huomioon evoluutioteoriaa.
Linneläisessä luokittelussa krokotiilit on laitettu matelijoiksi, vaikka ne ovat läheisempää sukua linnuilla kuin muille matelijoille.
Samoin Linnen luokittelussa valaat ja sorkkaeläimet ovat erillään vaikka kladistisen luokittelun mukaan ne pitäisi olla yhdessä tai ainakin virtahevot valaiden kanssa yhdistettyna. Virtahevot ovat läheisempää sukua valaille kuin muille sorkkaeläimille.
Kladistinen luokittelu pyrkii etsimään evoluutiopolkuja, ja yhdistämään näiden polkujen sisällä läheiset sukulaiset yhteen.
Linnen luokittelu katsoi rakeenteellisia yhtenäväisyyksiä (usein pinnallisia) ja pistämään rakenteellisesti samankaltaisesti yhteen.
Linne esim. piti sammakkoeläimiä ja matelijoita lähisukulaisina ja yhdisti samaksi ryhmäksi. Todellisuudessa matelijat ovat samakkoelkäimistä yhtä kaukana evolutiivisesti kuin nisäkkäät.
RM:"Yksinkertainen selitys on, että bosonit ovat välittäjähiukkasia. Ne välittävät vuorovaikutusvoimia. Kun kaksi atomia tai alkeishiukkasta pallottelevat välittäjähiukkasta keskenään, syntyy vuorovaikutus."
Tämä nyt sattuu olemaan puutteelinen selitys. Välittäjähiukkaset sattuvat vaan olemaan (mitta)bosoneja. Bosoni käsite syntyi paljon ennen valittäjähiukkasten käsitettä.
Mustan kapaleen (kappale, joka absorboi kaiken siihen tulevan säteilyn) klassinen säteilylaki ns. Raleygh-Jeans-laki osoittautui johtavan katastrofiin. Siinä mustan kappaleen säteilyn kokonaisenergia oli ääretön.
Blanck muutti säteilyläkia niin, että säteilyllä ei ollutkaan jatkuva spektri (integraali summaksi) ja sai ulos empiirisesti pätevän säteilylain.
Intialainen Satyendra Nath Bose, johti tästä säteilylkaista fotonien energiajakauman, joka tuneetaan Bose-Einsten jakaumana.
Bose kirjoitti löydöstään kirjeen Einsteinille, joka yleisti lain kaikkia hiukkasia.
Kokeellisesti kuitenkin huomattiin pian, että on olemassa hiukkasia, jotka eivät noudata Bose-Einstein jakaumaa, erityisesti elektroinit eivät noudattanee ko. jakaumaa.
Huomattiin, että jakaumaa noudattamattomilla hiukasilla on puolilukuinen spin. Nämä hiukkaset
noudattavat Fermi-Dirac jakaumaa.
Tämän pohjalta itävaltalainen Wolfgang Pauli esitti kieltosääntönsä.
Italialainen Enrico Fermi ja brittiläinen Paul Dirac johtivat teoreettisesti yhteyden sinijn ja jakauman välille.
Jos spin on kokonaisluku, niin monihiukkasaaltofunktiosta tulee symmetrinen hiukkasvaihdoin suhteen ja samalle kvanttitilalle voidaan pakata mielinmäärin hiukkasia. Tällaisten hiukkasten jakauma on Bose-Eistein ja niitä kutsutaan bosoneiksi.
Jos spin on puolilukuinen, aaltofunktio on antisymmetrinen hiukkasten vaihdon suhteen, joten yhdellä kvanttitilalla ei voi olla kuin yksi hiukkanen. Nämä hiukkaset noudattavat Fermi-Dirac-jakaumaa ja niitä kutsutaan fermioneiksi.
Puhtaan morfologinen luokittelu on harhaanjohtavaa. Toisaalta, ilman evoluutiota, geneettisessä samankaltaisuudessa ei ole mitään järkeä. Tottakai biologisia tosiasioita voidaan tutkia ilman evoluutioselityksiä, silloin vain ne ovat irrallisia tosiasialuetteloita ilman mitään selitystä siitä miten erot syntyvät.
Se on vähän niinkuin esineiden pudotteleminen ja niiden käyttäytymisen tutkiminen ilman että käytetään gravitaatiota. Tai ehkä parempi olisi kemia ilman atomin ja elektroninen käsitteitä. Siinä ei olisi mitään järkeä, vain luetteloita eri reaktioista tms.
Kladistiikasta. Hyvä luonnollinen kladi on sellainen, että kladin jäsenet ovat keskenään läheisemää sukua kuin yhteenkään kladin ulkopuoliseen eliöön.
Hyviä kladeja ovat esim. nisäkkäät, linnut, istukkanisäkkät ja kädelliset. Huonoja kladeja ovat esim. matelijat ja kalat (siältäen kaikki kalamaiset oliot).
Tietenkin on ähän vmakuasia kutsutaanko jotain kladia suvuksi, heimoksi tai vaikka luokaksi.
Post a Comment