‌‌📌توضیحی برای بوزون هیگز
قسمت دوم


پاسخ میدان هیگز است . اگر یک میدان وجود داشت ( که یک مقدار در سراسر یونیورس داشته باشد ، الکترون ها مانند گلوئون ها و فوتون ها و همه ی ذرات دیگر با یک میدان توضیح داده شوند ) که تحت دو نیروی الکتروضعیف و هایپرشارژ ، شارژ شده باشد . پس هر دوی B و w¹ و w² و w³ باید با اون برهمکنش کنند . بیشتر میدان ها در حالت آرام مقدار صفر دارند ، اگر درون میدان ، انرژی برای ایجاد ذره تزریق نکنید . هر چند اگر این میدان با روش خاصی با خودش برهمکنش کند ، از لحاظ انرژی برای این میدان ، مقدار صفر در نظر نمیگیریم بلکه در هر نقطه دارای مقدار غیر صفر non-zero value است .

پس اطراف شما ، هر جایی که فکر می کنید فضای خالی است ، در واقع یک میدان با مقدار چشم داشتی خلاء vev وجود دارد . این میدان را میدان هیگز می نامیم .
vev→vacuum expectation value

از آنجایی که میدان هیگز هم بار الکتروضعیف و هم هایپر شارژ دارد اگر یکی از این بوزون های پیمانه ای ، برای مسافرت در یونیورس تلاش کند ، خواهید دید که فضا پر از موادی که میخواهند با آن برهمکنش کنند . به همین دلیل z و w جرم مند شده اند ، که برای آنها جابجایی در امتداد یونیورس را سخت تر می کند ، پس اگر میخواهید یکی از این ذرات را ایجاد کنید ، مجبورید مقدار بسیار بیشتری انرژی در یک ناحیه از فضا ، تزریق کنید و همچنین آنها با سرعت آهسته تری در میدان پس زمینه منتشر می شوند .

بیان فوق تعریف خوبی از جرم است ، اگر چیزی جرم داشته باشد ، مطابق با رابطه E= mc² نمیتوان با انرژی کوچک دلخواه آنرا ایجاد کرد و با سرعت کمتر از نور حرکت خواهد کرد .

• در مورد فوتون چطور؟

بسیار خب ، به دلیل ساختار نیروهای الکتروضعیف و هایپرشارژ ، معلوم می شود که هیگز حق انتخاب اندکی در انتخاب مقدار چشم داشتی خلاء vev دارد . به زمانی که یونیورس بسیار داغ بود برگردیم ، میدان هیگز آزادانه از این مینیمم فاصله گرفت اما با سرد شدن ، در نقطه ای درون یونیورس در جهتی direction خاص قرار گرفت .
این به این معنی ست که یک ترکیب از w³ و B در vev دیده می شود ، و در نتیجه مانع از پیشرفت آن می شود و جرم بدست میآورد .

ترکیب دیگر از برهمکنش با ترکیب هایپرشارژ و بار الکتروضعیف ، vev میدان هیگز ، اجتناب می کند . این یکی بدون جرم باقی می ماند و ما آنرا فوتون می نامیم . ترکیبی از بارهایی که با آن برهمکنش دارند را بار الکتریکی می نامیم ، و همان الکترومغناطیسی است که می شناسیم .

میدانیم که فوتون فاقد جرم massless است زیرا برد بی نهایت دارد و در نتیجه قابلیت تاثیر گذاری بر زندگی روزمره ما را دارد .
ترکیبی دیگر ، z ، با ترکیبی از هایپرشارژ و بار الکتروضعیف جفت شده ، که میتوانید آنرا بعنوان ترکیبی (متفاوت) از بار الکتریکی و بار الکتروضعیف بازنویسی کنید .

جفت -w و +w فقط با بار الکتروضعیف جفت شده ، اما وقتی خودشان بار الکتروضعیف داشته باشند ، برهمکنش هایی با فوتون و z را شامل می شوند . که دلیل بکارگیری نشانه گذاری - و + برای آنها را مشخص می کند ، آنها اکنون بار الکتریکی دارند .

ذرات حامل نیروی بدون جرم دامنه و برد بی نهایت دارند اما حامل های نیروی جرم دار کوتاه برد هستند ، این ذرات نمیتوانند خیلی دور سفر کنند قبل از آنکه انرژی که قرض گرفته اند را باز پس دهند . این پاسخ چرایی ضعیف بودن نیروی ضعیف weak force است ، زیرا حامل های نیرویی که مسئول آن هستند برد کوتاهی دارند.
( Like 10-¹⁸ meter short)


📌@higgs_field

عبور از سندرم | ۶. زمان، دینامیک، و برامدن انسان نوین ایرانی
✍️رضا منصوری
۱۳ اسفند ۱۴۰۰
rmansouri.ir

عصر آگاهی را به راه اندازیم. نه به‌صورتی حافظ و خیام‌گونه. نه با آه و حیرت. با خلاقیت در علم و فناوری. با نگاه به آینده و خداگونگی. پروردگر و آفریدگر شویم!

https://telegra.ph/عبور-از-سندرم-03-04

📌@rmansouri_ir

📌@higgs_field

📌توضیحی برای بوزون هیگز


Chapter 1 - https://t.me/higgs_field/6063

Chapter 2 - https://t.me/higgs_field/6067

.

🎥 10 اشتباه کوچک در فیزیک - چگونه مانند فیزیکدانان آزار دهنده باشیم .
سابین هوسنفلدر
ترجمه : کوانتوم مکانیک
📌@higgs_field

‌‌‌‌📌توضیحی برای بوزون هیگز
قسمت سوم

اکنون ،درباره حالات اضافه برای z و w چطور؟

اگر هر یک از میدان های کوانتومی را در نظر بگیرید و انرژی در آن تزریق کنید ، برانگیختگی [میدانی] - یک پارتیکل یا ذره خواهید داشت . اکنون برای در نظر گرفتن شکست الکتروضعیف و هایپر شارژ ، میدان هیگز باید اسکالر scalar [ spin - 0] ، مختلط [ imaginary+real] و با الکتروضعیف doublet دوگانه باشد .

این چهار حالت کلی ، دو حالت توسط الکترومغناطیس شارژ می شود و دو حالت خنثی !

سه حالت پیرامون بوزون های +w و -w و z اصطلاحا "خورده" شده اند و حالت تکانه زاویه ای آنها صفر شده و در نتیجه حالت های اضافه را تشکیل می دهند .

بنا بر این Ws و z که می بینیم ، در واقع هیگز یا حداقل بخشی از آن هستند . بنا بر این ما ¾ میدان هیگز را دیده ایم . فقط یک بخش هیگز باقی می ماند که خورده نشده است .

بنا بر این وظیفه هیگز ، شکستن نیروهای الکتروضعیف و هایپر شارژ به دو نیروی جدید است ، نیروهای الکترومغناطیس و ضعیف .

این بوزون های پیمانه ای حامل نیروی ضعیف را سنگین و نیروی ضعیف را ضعیف و کوتاه برد می سازد . عبارت کلیدی اینجا ، شکست تقارن الکتروضعیف یا EWSB است .

چیزی در یونیورس باید نیروها را این چنین بشکند ،بنابر این قطعا چیزی مانند میدان هیگز وجود دارد و باید چیدمان خاصی از بارها ، و فراهم کننده حالت های اضافه برای w و z باشد . البته لازم نیست به این سادگی باشد که ما توضیح دادیم.

اما درباره جرم چطور ؟ همه ی شما شنیده اید که میدان هیگز به همه چیز جرم می دهد و اگر رابطه بار ها و نیرو ها را در نظر بگیرید با چنین شیوه ای به w و z جرم داده می شود ، اما درباره بقیه یونیورس چطور؟ [ میدانید که پارتیکل های بنیادین تنها اتم را تشکیل داده و یونیورس ما متشکل از اتم و مولکول و قطعات بزرگ جامد و مایع و گاز و خلا است]

به زودی معلوم شد که میدان هیگز به همه چیز جرم نمی دهد ، یک پروتون 0.980 Gev جرم دارد ‌ که از این مقدار سهم میدان هیگز 0.01 Gev است . باقیمانده جرم از طریق برهمکنش های نیروی قوی ایجاد می شود . بدون هیگز بدن شما 1 درصد سبک تر خواهد بود که احتمالا متوجه این تغییر نخواهید بود تا زمانی که تبدیل به الکترون شوید و تا سرعت نور شتاب بگیرید .

کاری که هیگز انجام می دهد (یا کاری که با در نظر داشتن EWSB انجام می دهد ) جرم دادن به فرمیون های بنیادین (ذراتی با اسپین ½) نظیر الکترون ها و کوارک بالا و پایین و میون و غیره (پروتون و نوترون از کوارک و گلوئون تشکیل شده و بنیادی نیستند) است . اما چرا چنین است و چرا اهمیت دارد؟

مشخص شد که هیگز به فرمیون ها به روش دیگر که کاملا عجیب و غریب بود ، جرم می دهد ، واقعیتی درباره یونیورس .
ذره ای با اسپین ½ را میتوان به دو حالت ممکن تقسیم کرد ، یکی با تکانه زاویه ای +½ در جهت خاص ( بگویید جهت همسو با جابجایی ) و دیگری با اسپین -½ در همان جهت .

بذارید ذره اول را راست دست RH و ذره دوم را چپ دستLH بنامیم .

اکنون ممکن است فکر كنید که الکترون RH و LH [برای مثال] دو ذره مشابه هستند و فقط اسپین در جهت های مخالف دارند ، و در یک یونیورس کمیاب ، شاید باشند اما در یونیورس ما نیستند .

حالت LH با هایپر شارژ و بار الکتروضعیف برهمکنش دارد ، RH فقط با هایپر شارژ برهمکنش دارد . هنوز عجیب تر ، هایپر شارژ حالت RH ، حتی در یک مورد ، مشابه هایپر شارژ LH نیست ‌، این بدان معناس هیچ یک از این فرمیون های غیر عادی نمیتوانند جرم دار باشند .

📌@higgs_field

.

🔺 تصویر ستارگان در آسمان چیزی جز فوتون های گسیل گرفته به سوی زمین نیستند . انبساط کیهانی ، علاوه بر انتقال سرخ ، از انرژی آنها می کاهد ، اگر چنین نبود آسمان شب از نظر روشنایی دست کمی از روز نداشت .‌ اما در تفسیر کپنهاگ فوتون که برانگیختگی میدان الکترومغناطیس است ، در هنگام عبور از خلاء یا هر کانال انتقالی ، در برهم نهی قرار دارد ، بدین معنی که کل احتمالات را حمل می کند ، چشم شما عمل اندازه گیری measuring را انجام می دهد و این عمل ، تابع موج را مجبور به اختیار یک مقدار ثابت می کند - کدام مقدار؟ چه عواملی بر این پدیده تاثیر دارند؟

پاسخ : رندوم - یا تصادفی ست .

این مهم در تفسیر کپنهاگ ، پایانی بر جبرگرایی determinism ست و ضمنا تابع موج را موجودی سابژه و ذهنی معرفی می کند .

📌@higgs_field

.

خلبان یک جت اوکراینی دو جنگنده روسی را در هوا مورد هدف قرار داد.

#بازی_ویدیویی



#نظر

بنظر جعلی میاد ، صدای انفجار هواپیمای اول با نور حاصل از انفجار همزمان است . با توجه به سرعت صوت که ۳۳۰ متر بر ثانیه است و فاصله بیش از یک کیلومتر ، چند ثانیه پس از مشاهده نور باید صدای انفجار بگوش می رسید .



📌@higgs_field

‌‌‌‌📌توضیحی برای بوزون هیگز
قسمت چهارم



هیگز ، ظاهرا مجموعه ای دقیق از اعداد کوانتومی برای بالانس تفاوت های بین حالات LH و RH فرمیون ها دارد . نه فقط الکترون ها ، کوارک ها نیز ، حتی با وجود بارهای متفاوت ، تفاوت های بین RH و LH شان دقیقا مشابه الکترون ها و بطور دقیق بارهای میدان هیگز است .

حتی عجیب تر در نگاه نخست ، ترکیبی که توسط میدان هیگز شکسته نشده : الکترومغناطیس ؟ هر دو میدان های LH و RH دارای بار یکسان هستند . پس هنگامی که هیگز vev خود را بدست می آورد ، یک e-L در حال سرعت گرفتن میتواند با میدان پس زمینه برهمکنش کند ، هایپرشارژ اضافه و بار ضعیف را از خود می فشاند و تبدیل به e-R می شود ، همه ی این رویداد ها درحالی که بار الکتریکی بدون تغییر -1 خواهد بود .

هر چه این برهمکنش با میدان هیگز قوی تر باشد ، ذره میخواهد آهسته تر حرکت کند و بنا بر این جرم آن بیشتر می شود .( اینجا جوری توضیح میدهیم ، که اگر یک چارچوب مرجع مطلق باشد یا نباشد ، هیچ چیزی به آن بستگی نداشته باشد ، متاسفانه انجام این سطح از توضیحات بقدر کافی سخت است و توضیح با در نظر گرفتن ثابت ماندن لورنتز و با این هدف که هیگز ، اتر نیست ، آنرا سخت تر می کند .)

به نظر می رسد هیگز دقیقاً مجموعه مناسبی از اعداد کوانتومی را دارد تا تفاوت بین حالت های LH و RH فرمیون ها را متعادل کند. و نه فقط الکترون. کوارک ها نیز، با وجود اینکه تخصیص بارها متفاوت است، تفاوت بین LH و RH هنوز دقیقاً مشابه الکترون ها و دقیقاً بارهایی است که هیگز دارد. حتی در نگاه اول عجیب تر، ترکیبی که توسط هیگز شکسته نشد: الکترومغناطیس؟ خوب، هر دو میدان LH و RH بار الکتریکی یکسانی دارند. بنابراین هنگامی که هیگز vev خود را به دست آورد، یک e_L که در امتداد زیپ قرار می‌گیرد می‌تواند با میدان پس‌زمینه تعامل داشته باشد، شارژ اضافی و بار ضعیف را «ریزش کند» و به‌عنوان e_R (یا برعکس) ترک کند، در حالی که بار الکتریکی ۱- است. هر چه این برهمکنش با میدان پس‌زمینه هیگز قوی‌تر باشد، ذره می‌خواهد «آهسته‌تر» حرکت کند، و بنابراین جرم آن بیشتر می‌شود. (من این را طوری می نویسم که انگار یک چارچوب مرجع مطلق وجود دارد؛ وجود ندارد، و هیچ چیز در اینجا نیازی به وجود یک چارچوب ندارد. متأسفانه، انجام این توضیح در این سطح به اندازه کافی سخت است، در حالی که این کار را انجام می دهیم در حالی که لورنتز ثابت باقی می ماند. نکته این است که هیگز اتر نیست).‌‌


📌@higgs_field

.

🔺رییس روابط عمومی وزارت ارتباطات دولت رییسی از قطعی ۴۰۰گیگی از ظرفیت اینترنت بین‌الملل کشور بدون هیچ توضیحی درباره علت این قطعی خبر داد

کاربران معتقد هستند این قطعی‌ها به علت آزمایش طرح صیانت است.

در طرح صیانت ، پهنای باند را برای استفاده از اپ های سوشال مدیا باریک می کنند تا دسترسی به این رسانه ها عملا غیر ممکن شود . فردا نمی دانم چه خواهد شد اما اگر حتی اینترنت را قطع و اینترانت و شبکه ملی جایگزین کردند ، مطمئنم پیامرسان های داخلی استفاده نخواهم کرد .


📌@higgs_field

.


I a universe of atoms ...

.
An atom in the universe !

.

📌@higgs_field

‌‌‌‌📌توضیحی برای بوزون هیگز
قسمت پنجم


بنابراین شما ماهیت فوق العاده پیچیده مدل استاندارد فیزیک ذرات را می بینید. در انرژی‌های بالا، به نظر می‌رسد که کیهان نیروهای کاملاً متفاوتی دارد، با ذراتی که کاملاً متفاوت از آنچه در انرژی‌های پایینی که در آن زندگی می‌کنیم به نظر می‌رسند، برهمکنش می‌کنند.

هر چند وقتی هیگز یک vev به دست آورد، شما نیروها را با هم ترکیب می کنید و یک ترکیب را به عنوان فوتون باقی می گذارید و به ترکیبات دیگر جرم می دهید. سپس، اتفاقاً میدانی که آن ترفند جادویی را انجام می‌دهد، دارای خواص مناسبی برای دادن جرم همه فرمیون‌ها است، حتی اگر به نظر کاملاً مرتبط نباشد.
البته، ما فیزیکدانان همیشه به دنبال پاسخی بهتر از "وای، این پیچیده است." هستیم . اگر به این ساختار در هم تنیده نگاه کنید، می توانید به نوعی الگوهای در حال ظهور را مشاهده کنید.

یک مجموعه احتمالی از الگوها به شما امکان می دهد تمام نیروها را با هم متحد کنید (همانطور که الکترومغناطیس و نیروهای ضعیف در انرژی های پایین جدا به نظر می رسند، اما در انرژی های بالا متحد می شوند، همانطور که توضیح دادیم، می توانید دوباره همان ترفند را با نیروهای قوی و ضعیف انجام دهید. و نیروهای هایپرشارژ، و همه آنها را متحد می کند). چنین مدل‌هایی نظریه‌های اتحاد بزرگ (GUTs) نامیده می‌شوند، و ما هنوز کاملاً آنها را مرتب کرده‌ایم (مدل‌های واضح‌تر پیش‌بینی‌هایی می‌کنند که در جهان ما اشتباه است)، اما ساختار پیمانه ای مدل استاندارد آنرا تایید میکند.

پس ما هیگز را جستجو می کنیم، نه بخاطر اینکه نمیدانیم چیزی در میدان هیگز است یا خیر؟ قطعا هست . که اگر نباشد بسیاری از بلوک های سازنده تئوری بنیادین میدان های کوانتومی فرو خواهد ریخت . ( که ممکن است و جالب ، اما بعید است ، داده های میدان هیگز چندین بار خود را اثبات کرده اند)

اما چون ما جزئیات کامل رویداد های هیگز را نمیدانیم ، ساده ترین پاسخ ، این است که ما ساده ترین مدل استاندارد مبتنی بر هیگز را بدست آورده ایم . و مطابق آن پیشروی می کنیم .

پاسخ هیجان آور تر این است که در LHC کل ویژگی هایی که انتظار میرفت را نیافتیم ، که به این معنی است که چیزهایی بیشتری وجود دارد که ما درباره آنها نمیدانیم . در حال حاضر جرم 126Gev نزدیکترین مقدار به پیش بینی های مدل استاندارد است اما هنوز بسیاری از ویژگی ها را باید بررسی کنیم از جمله جفت شدگی مستقیم هیگز و ذرات ماده فرمیونیک است .

بدون هیگز الکترون ها و کوارک ها بدون جرم خواهند بود و به این معنی که با سرعت نور حرکت خواهند کرد و نمیتوانند در اوربیتال های اتمی قرار گیرند ، بنا بر این شما تمام الکترون های خود رت از دست می دهید و جهان متوقف می شود.

پایان
📌@higgs_field

📌توضیحی برای بوزون هیگز


Chapter 1 - https://t.me/higgs_field/6063

Chapter 2 - https://t.me/higgs_field/6067

Chapter 3 - https://t.me/higgs_field/6072

Chapter 4 - https://t.me/higgs_field/6075

Chapter 5 - https://t.me/higgs_field/6079

Fine

📌‌‌انرژی #پتانسیل_گرانشی
مفاهیم بنیادین

انرژی پتانسیل گرانشی انرژی است که یک جسم به دلیل موقعیتش در میدان گرانشی دارد. رایج ترین استفاده از انرژی پتانسیل گرانشی برای جسمی نزدیک به سطح زمین است که شتاب گرانشی آن را می توان ثابتی در حدود 9.8 متر بر ثانیه m/s فرض کرد.

از آنجایی که صفر انرژی پتانسیل گرانشی را می توان در هر نقطه ای انتخاب کرد (مانند انتخاب صفر یک سیستم مختصات)، انرژی پتانسیل در ارتفاع h بالاتر از آن نقطه برابر با کاری است که برای بالا بردن جسم ، بدون تغییر در انرژی جنبشی ، مورد نیاز است.

از آنجایی که نیروی لازم برای بلند کردن آن برابر با وزن آن است، بنابراین انرژی پتانسیل گرانشی برابر است با وزن آن ضربدر ارتفاعی که به آن بلند شده است.‌‌

PE gravitational= weight ×hight = mgh



عبارت کلی برای انرژی پتانسیل گرانشی از قانون گرانش ناشی می شود و معادل کار انجام شده برابر با گرانش ( جاذبه) برای رساندن یک جرم به یک نقطه معین در فضا است .
به دلیل ماهیت مربع معکوس نیروی گرانش، این نیرو برای فواصل بزرگ به صفر نزدیک می‌شود، و انتخاب صفر برای انرژی پتانسیل گرانشی در فاصله‌ای بینهایت منطقی است.

انرژی پتانسیل گرانشی نزدیک یک سیاره منفی است، زیرا گرانش با نزدیک شدن جرم، کار مثبتی انجام می دهد. این پتانسیل منفی نشان دهنده یک "حالت مرزی bound state " است. هنگامی که یک جرم نزدیک یک جسم بزرگ باشد، تا زمانی که چیزی بتواند انرژی کافی برای فرار آن را فراهم کند، به دام می افتد. شکل کلی انرژی پتانسیل گرانشی جرم m به صورت زیر است:

U= -GMm/r

که در آن G ثابت گرانش، M جرم جسم جذب کننده، و r فاصله بین مراکز آنها است.

این شکل انرژی پتانسیل گرانشی است که برای محاسبه سرعت فرار از گرانش زمین بسیار مفید است.‌‌


از کار انجام شده در برابر نیروی گرانش در وارد کردن یک جرم از بینهایت که در آن انرژی پتانسیل مقدار صفر تعیین می شود، انرژی پتانسیل گرانشی بدست می آید .
U = -GMm/r
این عبارت برای محاسبه سرعت فرار، انرژی برای حذف از مدار، و غیره مفید است. با این حال، برای اجرام نزدیک به زمین، شتاب گرانش g را می‌توان تقریباً ثابت در نظر گرفت و بیان انرژی پتانسیل نسبت به سطح زمین تبدیل می‌شود.
U=mgh
که در آن h ارتفاع بالای سطح و g مقدار سطح شتاب گرانش است.

📌@higgs_field

#HeadLine

تحقیقات اخترشناسان نشان دهنده آنست که آنچه در اطراف ما با یک حباب عظیم به وسعت ۱۰۰۰ سال نوری احاطه شده‌ است گازهای بازمانده انفجار چند سوپرنوای منفجر شده در پنج میلیون سال پیش است.
محل تشکیل ستارگان جدید.
تصویری تخیلی است.
Sun lies within the Local Bubble, a cavity of low-density, high-temperature plasma surrounded by a shell of cold, neutral gas and dust

sci-news.com/astronomy/local-bubble-10451.html

a new study suggests that at least 15 powerful star explosions inflated this cosmic bubble.
livescience.com/earth-trapped-in-local-bubble

The solar system lies inside a structure called the Local Bubble that is some 1000 light years across – and a map of its surface shows it is the site of star formation
newscientist.com/article/2304336-huge-gas-bubble-that-contains-the-solar-system-mapped-for-first-time/

مقاله تحقیقی
Star formation near the Sun is driven by expansion of the Local Bubble
nature.com/articles/s41586-021-04286-5

📌@higgs_field

.

📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.

Chapter ¹ - https://t.me/phys_Q/6084

Chapter ² - https://t.me/phys_Q/6085

Chapter ³ - https://t.me/phys_Q/6086

Chapter ⁴ - https://t.me/phys_Q/6088

Chapter ⁵ - https://t.me/phys_Q/6089

Chapter ⁶ - https://t.me/phys_Q/6090

Chapter ⁷ - https://t.me/phys_Q/6093

Chapter ⁸ - https://t.me/phys_Q/6094

Chapter ⁹ - https://t.me/phys_Q/6096

Chapter ¹⁰- https://t.me/phys_Q/6097

Fine

‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت نخست


برای سه دهه، محققان بیهوده به دنبال ذرات بنیادی جدیدی بودند که توضیح دهند چرا طبیعت به این شکل است. همانطور که فیزیکدانان با این شکست مواجه می شوند، یک فرض دیرینه را دوباره بررسی می کنند: چیزهای بزرگ از چیزهای کوچکتر تشکیل شده است.‌‌

در ساختار درگوگونی علمی ، فیلسوف علم توماس کوهن مشاهده کرد که ساینتیست ها دورهای طولانی را صرف گام های کوچک می کنند . آنها هنگامی مجموعه های داده ای را در یک جهان بینی یا چارچوبی تئوریک ، تفسیر می کنند ، معما ها را حل می کنند - چیزی که کوهن پارادایم نامید .

با این حال دیر یا زود حقایقی آشکار می شود که با پارادایم حاکم در تضاد است و بحران بوجود می آید .
ساینتیست ها مفروضات خود را مجددا بررسی می کنند و نهایتا منجر به تغییری انقلابی و پارادایم جدید خواهد شد ، یک درک کاملا متفاوت از طبیعت ، و سپس پیشرفت تدریجی از سر گرفته می شود .
برای چندین سال فیزیکدانان ذرات که بلوک های بنیادین سازنده طبیعت را مطالعه می کردند ، در این بحران کوهنی قرار داشتند .

در سال 2016 این بحران غیر قابل انکار شد . زمانی که علاوه بر یک ارتقا بزرگ در برخورد دهنده هادرونی ژنو ، هیچ یک از ذرات بنیادی که فیزیکدانان ، دهه هاست انتظار داشتند ، کشف نشد . انبوهی از ذرات اضافه باید معمایی عمده که قبلا شناخته شده ، مشهور به هیگز بوزون را حل کنند .

مشکل سلسله مراتبی ، همان سان که معما نامیده می شود ، میپرسد که چرا بوزون هیگز بسیار سبک وزن است ؟

صد میلیارد بار کمتر از بالاترین مقیاس های انرژی موجود در طبیعت است . جرم هیگز به ظاهر ، بصورت غیر طبیعی نسبت به انرژی های بالاتر ، کاهش یافته است .گویی که اعداد بسیاری در معادله زیربنایی که مقدار آنرا تعیین می کند بطور معجزه آسایی از بین رفته است .

ذرات اضافی جرم کوچک هیگز را توضیح می‌دادند و پای آنچه که فیزیکدانان «طبیعی بودن natural ness » می‌نامند را به معادلات خود باز می‌گرداند.

اما پس از اینکه LHC به سومین و بزرگترین برخورددهنده تبدیل شد که بیهوده به دنبال آنها می گشت، به نظر می رسید که منطق طبیعی‌بودن در مورد آنچه در طبیعت وجود دارد ممکن است اشتباه باشد. جیان جودیز ، رئیس بخش تئوری در CERN، آزمایشگاهی که LHC را در خود جای داده است، می‌نویسد: «ما با نیاز شدید به بازنگری در اصول راهنمایی که برای دهه‌ها برای پرداختن به بنیادی‌ترین سؤالات در مورد جهان فیزیکی استفاده شده‌اند، مواجه هستیم.» 2017.‌‌

در ابتدا، جامعه ناامید شد. ایزابل گارسیا گارسیا، نظریه‌پرداز ذرات در مؤسسه فیزیک نظری کاولی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا، که در آن زمان دانشجوی کارشناسی ارشد بود، گفت:

«می‌توانید بدبینی را احساس کنید. نه تنها خردکن پروتون 10 میلیارد دلاری نتوانست به یک سوال 40 ساله پاسخ دهد، بلکه به باورها و استراتژیکی که مدت ها فیزیک ذرات را هدایت می کرد، دیگر نمی توان اعتماد کرد. دانشمندان بیش از پیش تعجب کردند که آیا گیتی به سادگی غیرطبیعی است؟ و ریاضیات قادر به توضیح گیتی نیست؟

شاید جهان‌های چندگانه‌ای وجود داشته باشد که همگی با جرم‌های هیگز و پارامترهای دیگر به‌طور تصادفی تعیین شده‌اند، و ما خودمان را اینجا می‌یابیم تنها به این دلیل که ویژگی‌های عجیب گیتی ما باعث شکل‌گیری اتم‌ها، ستاره‌ها و سیارات و در نتیجه حیات می‌شود. این «استدلال انتروپیک anthropic argument»، اگرچه احتمالاً درست است، اما به طرز ناامیدکننده‌ای غیرقابل آزمون است‌‌ »


📌@higgs_field

‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت دوم

ناتانیل کریگ، فیزیکدان نظری در UCSB، گفت: بسیاری از فیزیکدانان ذرات به سایر حوزه‌های تحقیقاتی مهاجرت کردند، «جایی که پازل به اندازه مشکل سلسله مراتبی سخت‌تر نشده است».‌

برخی از آنهایی که بر این ایده باقی ماندند، چند دهه به بررسی دقیق مفروضات پرداختند . آنها شروع به تفکر دوباره در مورد ویژگی های برجسته طبیعت کردند که به طور غیرطبیعی unnaturally تنظیم شده اند - هم جرم کوچک بوزون هیگز و هم یک مورد به ظاهر نامرتبط که مربوط به انرژی کم غیرطبیعی خود فضا است. گارسیا-گارسیا گفت: «مشکلات واقعاً بنیادین ، مشکلات طبیعی بودن naturalness است.

بازنگری آنها به ثمر نشسته است. محققان به طور فزاینده ای از آنچه که به عنوان نقطه ضعف در استدلال مرسوم در مورد طبیعی بودن naturalness میدیدند ، استفاده کردند . که بر یک فرض ظاهراً ملایم استوار است، فرضی که از یونان باستان در دیدگاه‌های علمی گنجانده شده است: چیزهای بزرگ از چیزهای کوچک‌تر و بنیادی‌تر تشکیل شده‌اند – ایده‌ای که تقلیل‌گرایی reduction نام دارد .

نیما ارکانی-حامد، نظریه پرداز موسسه مطالعات پیشرفته در پرینستون، نیوجرسی، می گوید: «پارادایم تقلیل گرایی... مشکلات طبیعی بودن naturalness را مشکل تر می کند.»


اکنون تعداد فزاینده ای از فیزیکدانان ذرات فکر می کنند مشکلات طبیعی بودن و دستآورد های خنثی در برخورددهنده بزرگ هادرونی ممکن است با فروپاشی تقلیل گرایی مرتبط باشد. نیما ارکانی گفت: "آیا ممکن است این امر قوانین بازی را تغییر دهد؟"

در تعدادی از مقالات اخیر، محققان تقلیل گرایی را به باد انتقاد گرفته اند. آنها در حال بررسی راه های جدیدی هستند که در آن مقیاس های فاصله بزرگ و کوچک ممکن است دست به یکی کنند و مقادیر پارامترهایی را تولید کنند که از دیدگاه تقلیل گرایانه به طور غیر طبیعی unnaturally تنظیم شده اند.‌‌

گارسیا بیان داشت :برخی از دانشمندان آنرا بحران می نامند و به آن با بدبینی می نگرند که نظر من نیست . زمان آن است که احساس کنیم به کشفی ژرف رسیده ایم.


«ناتانیل کریگ و ایزابل گارسیا گارسیا بررسی کرده اند که چگونه گرانش می تواند به آشتی دادن مقیاس های متفاوت انرژی طبیعت کمک کند.‌‌»


📌@higgs_field

‌‌‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت سوم


طبیعی بودن naturalness چیست

برخورد دهنده بزرگ هادرونی LHC یک کشف مهم داشت: در سال 2012، سرانجام به بوزون هیگز، سنگ اصلی مجموعه معادلات 50 ساله معروف به مدل استاندارد فیزیک ذرات، که 17 ذره بنیادی شناخته شده را توصیف می کند، کشف کرد.

کشف هیگز داستانی پرمایه را تایید کرد که در معادلات مدل استاندارد نوشته شده است. لحظاتی پس از مهبانگ ، هستومندی که در فضایی به نام میدان هیگز پخش شد، ناگهان با انرژی برانگیخته شد. این میدان هیگز با بوزون های هیگز، ذراتی که به دلیل انرژی میدان هیگز ، دارای جرم هستند، برهمکنش دارد . همانطور که الکترون‌ها، کوارک‌ها و سایر ذرات در فضا حرکت می‌کنند، با بوزون‌های هیگز برهم‌کنش می‌کنند و به این ترتیب جرم نیز به دست می‌آورند.‌‌

هنگامی که هیگز به ذرات دیگر جرم می دهد، آن را مستقیماً پس می دهند. توده های ذرات با هم تکان می خورند. فیزیکدانان می توانند معادله ای برای جرم بوزون هیگز بنویسند که شامل عباراتی از هر ذره ای است که با آن برهمکنش می کند. همه ذرات جرم-مند مدل استاندارد عبارت‌ها را به معادله اضاف می‌کنند، اما اینها تنها سهم نیستند. هیگز همچنین باید از نظر ریاضی با ذرات سنگین‌تر، تا و از جمله پدیده‌هایی در مقیاس پلانک، ترکیب شود ، که سطح انرژی آنها مرتبط با ماهیت کوانتومی گرانش، سیاه‌چاله‌ها و مهبانگ باشد.

پدیده‌های مقیاس پلانک باید روابطی را به جرم هیگز اضاف کنند که بزرگ هستند - تقریباً صد میلیون میلیارد بار بزرگتر از جرم هیگز واقعی.

اینکه تصور کنیم که بوزون هیگز به اندازه که هست سنگین است ، ساده لوحانه است ، در نتیجه چنین تصوری سایر ذرات بنیادی را نیز تغذیه می کند و ذرات برای تشکیل اتم بسیار سنگین خواهند شد و جهان خالی خواهد بود.‌‌

برای اینکه هیگز به انرژی‌های عظیم وابسته باشد و همچنین بسیار سبک باشد، باید فرض کنید که برخی از مشارکت‌های پلانکی در جرم آن منفی هستند در حالی که برخی دیگر مثبت هستند، و همه آنها به مقادیر مناسب تنظیم شده اند تا دقیقاً حذف یا خنثی شوند. . مگر اینکه دلیلی برای این لغو وجود داشته باشد، کمی عجیب به نظر می رسد - تقریباً بعید است که جریان هوا و ارتعاشات میز با یکدیگر مقابله کنند تا یک مداد روی نوک آن متعادل بماند. فیزیکدانان این نوع لغو دقیق تنظیم شده را "غیرطبیعی" می دانند.‌‌

در عرض چند سال، فیزیکدانان یک راه حل رضایت بخش پیدا کردند: ابرتقارن supersymmetry ، فرضیه دابل شدن doubling ذرات بنیادی طبیعت.

ابرتقارن می گوید که هر بوزون (یکی از دو نوع ذره boson-fermion) یک فرمیون شریک دارد (نوع دیگر) و بالعکس. بوزون‌ها و فرمیون‌ها به ترتیب با عبارات مثبت و منفی به جرم هیگز اضاف می‌کنند. بنابراین اگر این عبارات همیشه به صورت جفت باشند، همیشه لغو خواهند شد.‌‌


«پس از تکمیل مدل استاندارد در سال 1975، معماران آن تقریباً فوراً متوجه یک مشکل شدند.‌‌»


📌@higgs_field

‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت چهارم

جستجو برای همتای ابرتقارنی ذرات در برخورد دهنده بزرگ الکترون-پوزیترون در دهه 1990 آغاز شد. محققان فرض کردند که ذرات کمی سنگین‌تر از همتاهای مدل استانداردشان هستند و به انرژی خام بیشتری برای تحقق نیاز دارند، بنابراین ذرات را به سرعت تقریباً نور شتاب دادند، آنها را به هم کوبیدند و به دنبال مظاهر سنگین تر ، از فرآورده های برخورد گشتند .

در همین حال، یک مشکل طبیعی بودن natural ness دیگر ظاهر شد.‌‌

بافت فضا، حتی زمانی که فاقد ماده باشد، به نظر می رسد که باید از افت و خیز انرژی سرشار باشد - که فعالیت خالص همه میدان های کوانتومی در امتداد فضا است . وقتی فیزیکدانان ذرات همه کاندیدا های احتمالی را در انرژی فضا در نظر می گیرند ، متوجه می شوند که مانند جرم هیگز، تزریق انرژی حاصل از پدیده های مقیاس پلانک باید آن را اشغال کنند.

آلبرت انیشتین نشان داد که انرژی فضا، که او آن را ثابت کیهانی نامید، دارای یک اثر دافعه گرانشی است. باعث می شود فضا سریعتر و سریعتر منبسط شود . اگر فضا با چگالی انرژی پلانکی پر می شد، کیهان لحظاتی پس از انفجار بزرگ خود را از هم پاره می شد . اما این اتفاق نیفتاده است.

اما کیهان شناسان مشاهده می کنند که انبساط فضا تنها به کندی شتاب می گیرد، که نشان می دهد ثابت کیهانی کوچک است. اندازه گیری ها در سال 1998 مقدار آن را یک میلیون میلیون میلیون میلیون بار کمتر از انرژی پلانک نشان دادند. باز هم، به نظر می‌رسد که تمام آن جایگذاری ها و استخراج‌های عظیم انرژی در معادله ثابت کیهانی کاملاً خنثی می‌شوند و فضا را به طرز وحشتناکی آرام می‌گذارند.‌‌


هر دوی این مشکلات بزرگ طبیعی بودن naturalness در اواخر دهه 1970 مشهود بودند، اما برای چندین دهه، فیزیکدانان آنها را غیرمرتبط می دانستند.

نیما ارکانی حامد گفت: «این مرحله ای بود که دانشمندان در موردش دچار اسکیزوفرنی بودند.»

مشکل ثابت کیهانی به طور بالقوه به جنبه های اسرارآمیز و کوانتومی گرانش مربوط می شد، زیرا انرژی فضا تنها از طریق اثر گرانشی آن شناسایی می شود. نیما ارکانی گفت، مشکل سلسله مراتب بیشتر شبیه یک «مشکلی با جزئیات کثیف » بود.

مفروضات ، همانطور که در گذشته در چند مورد رخ داده، در نهایت چند قطعه گم شده پازل را آشکار می‌کنند . «بیماری هیگز»، همانطور که جودیس سبکی غیرطبیعی آن را نامید، چیزی نبود که چند ذره ابر تقارنی در LHC قادر به درمان آن نباشند.
در گذشته، دو مسئله طبیعی بودن بیشتر شبیه نشانگان یک موضوع عمیق تر به نظر می رسند.‌‌

گارسیا در تماس زوم از سانتا باربارا در زمستان امسال گفت: «فکر کردن درباره چگونگی ایجاد این مسائل مفید است. "مسئله سلسله مراتبی و مسئله ثابت کیهانی مسائلی هستند که تا حدی به دلیل ابزارهایی هستند که ما برای پاسخ به سوالات استفاده می کنیم - روشی که ما در تلاش برای درک ویژگی های خاص جهان خود هستیم."‌‌

📌@higgs_field

‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت پنجم

تقلیل گرایی reductionism دقیق ساخته شده است

فیزیکدانان از روش جالب خود برای محاسبه مشارکت‌های جرم هیگز و ثابت کیهان‌شناسی استفاده می کنند .

متدی محاسباتی که ساختار عجیب و غریب و پیچیده‌ی بانوی طبیعت را منعکس می کند‌‌.

روی چیزی زوم کنید، و متوجه خواهید شد که در واقع چیزهای کوچک‌تری هستند. چیزی که از دور شبیه کهکشان به نظر می رسد در واقع مجموعه ای از ستارگان است. هر ستاره اتم های زیادی دارد. یک اتم بیشتر در لایه های سلسله مراتبی hierarchical با قطعات زیراتمی توصیف می شود.

علاوه بر این، با بزرگ‌نمایی در مقیاس‌های فواصل کوتاه‌تر، ذرات و پدیده‌های بنیادی سنگین‌تر و پرانرژی‌تر را مشاهده می‌کنید - پیوند عمیقی بین انرژی‌های بالا و فواصل کوتاه که توضیح می‌دهد چرا برخورد دهنده ذرات پرانرژی مانند یک میکروسکوپ در جهان عمل می‌کند. ارتباط بین انرژی های بالا و فواصل های کوتاه دارای آواتارهای زیادی در سراسر فیزیک است. به عنوان مثال، مکانیک کوانتومی می گوید که هر ذره نیز یک موج است. هرچه جرم ذره بیشتر باشد، طول موج مرتبط با آن کوتاه تر است. راه دیگری برای فکر کردن در مورد آن این است که انرژی باید به صورت متراکم تری در کنار هم جمع شود تا اجسام کوچکتر را تشکیل دهند. فیزیکدانان از فیزیک کم انرژی و مسافت طولانی به عنوان "IR" و فیزیک پر انرژی و مسافت کوتاه به عنوان "UV" یاد می کنند که قیاسی با طول موج های مادون قرمز و ماوراء بنفش نور دارند.‌‌



در دهه‌های 1960 و 1970، کنت ویلسون و استیون واینبرگ، غول‌های فیزیک ذرات، انگشت خود را روی آنچه که با موضوع ساختار سلسله مراتبی طبیعت بیان میشد، گذاشتند:

که به ما امکان می‌داد رویدادها را در مقیاس بزرگ IR توصیف کنیم بدون اینکه بدانیم «واقعیت» چیست و بیش از مقیاس UV مورد علاقه است . برای مثال می‌توانید آب را با یک معادله هیدرودینامیکی مدل‌سازی کنید که آن را به عنوان یک سیال پیوسته در نظر می‌گیرد و دینامیک پیچیده مولکول‌های H2O آن را پنهان می‌کند.

معادله هیدرودینامیکی شامل عبارتی است که ویسکوزیته آب را نشان می‌دهد - یک عدد واحد که می‌تواند در مقیاس‌های IR اندازه‌گیری شود، که تمام آن فعل و انفعالات مولکولی را که در UV اتفاق می‌افتند خلاصه می‌کند.

فیزیکدانان می‌گویند مقیاس‌های IR و UV هنگامی از هم جدا می‌شوند decouple ، که به آن‌ها اجازه دهیم ، بدون دانش از رخداد های در اعماق مقیاس پلانک - مقیاس نهایی UV، مربوط به یک میلیاردم یک تریلیونم یک تریلیونم سانتی‌متر ، یا 10 میلیارد میلیارد گیگا الکترون ولت (GeV) انرژی، جایی که ساختار فضا-زمان احتمالاً به چیز دیگری تبدیل می شود ،جنبه هایی از جهان را توصیف کنند .

ریکاردو راتازی، فیزیکدان نظری در موسسه فناوری فدرال لوزان سوئیس، می‌گوید: «ما می‌توانیم آزمایشی فیزیکی را انجام دهیم، و از آنچه در فواصل کوتاه اتفاق می‌افتد ناآگاه بمانیم».

📌@higgs_field

‌‌📌بحرانی ژرف فیزیکدانان را مجبور می کند تا در ساختار قوانین طبیعت ، بازنگری کنند.
قسمت ششم

یک EFT یک سیستم را مدلسازی می‌کند - مثلاً مجموعه‌ای از پروتون‌ها و نوترون‌ها که در محدوده خاصی از مقیاس قرار دارند . کمی روی پروتون‌ها و نوترون‌ها زوم کنید و مانند پروتون‌ها و نوترون‌ها به نظر می‌رسند. می توانید پویایی آنها را در آن محدوده با "نظریه میدان موثر کایرال" توصیف کنید. اما پس از آن EFT به " UV cutoff" خود می رسد، مقیاسی با انرژی بالا و مسافت کوتاه که در آن EFT توصیف موثری از سیستم نیست. به عنوان مثال، در برش 1 GeV ، نظریه میدان موثر کایرال کار نمی کند، زیرا پروتون ها و نوترون ها مانند ذرات منفرد رفتار نمی کنند و در عوض مانند سه کوارک عمل می کنند. یک نظریه متفاوت مطرح می شود‌‌.

نکته مهم این است که یک EFT به دلیلی در محل برش UV خود از کار می افتد . نقطه برش جایی است که باید ذرات یا پدیده هایی با انرژی بالاتر که در آن نظریه گنجانده نشده اند، پیدا شوند.
در محدوده عملکرد خود، یک EFT با اضافه کردن «اصلاحات correction » نشان دهنده این اثرات ناشناخته، فیزیک UV را در زیر نقطه برش محاسبه می کند. این دقیقاً مانند این است که معادله سیال یک اصطلاح ویسکوزیته دارد تا اثر خالص برخوردهای مولکولی در فواصل کوتاه را نشان دهد. فیزیکدانان برای نوشتن این اصلاحات نیازی به دانستن اینکه چه واقعیت فیزیکی در نقطه پایانی قرار دارد، ندارند. آنها فقط از مقیاس برش به عنوان تخمینی از اندازه اثرات استفاده می کنند.
معمولاً وقتی چیزی را در مقیاس IR مورد نظر محاسبه می کنید، تصحیحات UV کوچک و متناسب با مقیاس طول (نسبتاً کوچکتر) مرتبط با برش است.

با این حال، وقتی از EFT برای محاسبه پارامتری مانند جرم هیگز یا ثابت کیهانی استفاده می‌کنید - چیزی که واحدهای جرم یا انرژی دارد، وضعیت تغییر می‌کند.

پس اصلاحات UV در پارامتر بزرگ است، زیرا (برای داشتن واحدهای مناسب) اصلاحات متناسب با انرژی متناسب با فواصل و مرتبط با برش است. و در حالی که طول کوچک است، انرژی بالا است. گفته می شود که چنین پارامترهایی " UV sensitive " هستند.‌‌

مفهوم طبیعی بودن در دهه 1970 همراه با خود نظریه میدان موثر effective field theory ، به عنوان یک استراتژی برای شناسایی نقطه برش EFT ظاهر شد ، پس کجا؟ فیزیک جدید باید پاسخ میداد.

منطق به این صورت است: اگر یک پارامتر جرم یا انرژی دارای cutoff برش بزرگی باشد، مقدار آن به طور طبیعی باید بزرگ باشد و با تمام تصحیحات UV بالاتر برود. بنابراین، اگر پارامتر کوچک است، انرژی برش باید کم باشد.

برخی از مفسران طبیعی بودن را صرفاً بعنوان ترجیح زیبایی شناختی رد کرده اند. اما دیگران به زمانی اشاره می کنند که این استراتژی حقایق دقیق و پنهانی را در مورد طبیعت آشکار کرد. کریگ، یکی از رهبران تلاش‌های اخیر برای بازنگری در این منطق، گفت: «منطق کار می‌کند.و مشکلات طبیعی بودن همیشه نشانه ای از تغییر تصویر و ظهور چیز های جدید است»
Cutoff - برش ، naturalness -طبیعی بودن

📌@higgs_field