Što je Higgsov bozon i zašto je tako važan?

higgs glava

Higgsov bozon je, ako ništa drugo, najskuplja čestica svih vremena. To je pomalo nepravedna usporedba; otkrivanje elektrona, na primjer, zahtijevalo je nešto više od vakuumske cijevi i istinskog genija, dok je pronalazak Higgsovog bozona zahtijevao stvaranje eksperimentalnih energija rijetko viđenih prije na planeti Zemlji. Veliki hadronski sudarač jedva da mu je potrebno predstavljanje, jer je jedan od najpoznatijih i najuspješnijih znanstvenih eksperimenata svih vremena, ali identitet njegove primarne ciljne čestice i dalje je zaogrnut tajnom za velik dio javnosti. Nazvana je Božjom česticom, ali zahvaljujući naporima doslovno tisuća znanstvenika, njezino postojanje više ne moramo uzimati u vjeru.

Zašto je Higgs bio predmet tolikog hypea, financiranja i (pogrešnih) informacija? Iz dva razloga. Prvo, to je bila posljednja čestica koja je ostala skrivena tijekom potrage za provjerom točnosti Standardnog modela fizike. To je značilo da će njegovo otkriće potvrditi više od generacije znanstvenih publikacija. Kao drugo, Higgs je čestica koja ostalim česticama daje masu, što je čini središnje važnom i naizgled čarobnom. Skloni smo misliti masu kao nužno svojstvo svih stvari, no fizičari vjeruju da bez Higgsovog bozona masa u osnovi ne postoji.



Neki tvrde da je Homer Simpson predvidio Higgsov bozon putem Matta Groeninga

Neki su tvrdili da je Homer Simpson predvidio Higgsov bozon zahvaljujući sklonosti Matta Groeninga da sakrije vrlo vjerodostojnu fiziku u Simpsonima.



Razlog se vraća na nešto što se naziva Higgsovo polje. Ovo je polje zapravo bilo teoretizirano prije samog Higgsovog bozona, jer su fizičari izračunali da je potrebno da bi njihove teorije i opažanja živjela, potrebno je zamisliti novo polje koje postoji svugdje u svemiru. Kratko predstavljanje postojećih teorija izmišljanjem novih teorijskih komponenata svemira opasno je, a u prošlosti su fizičari vodili hipotezama o univerzalnom eteru - ali što su više matematike radili, više su shvaćali da Higgsovo polje jednostavno mora biti stvarno. Jedini problem? Po samom načinu na koji su ga definirali, Higgsovo polje bilo bi gotovo nemoguće promatrati.

Smatralo se da je Higgsovo polje odgovorno za činjenicu da neke čestice koje ne bi trebale imati masu imaju. To je u neku ruku univerzalni medij koji čestice bez mase razdvaja u različite mase. To se naziva rušenje simetrije, a to se često objašnjava analogno svjetlu - sve valne duljine svjetlosti putuju jednakom brzinom u mediju vakuuma, ali u mediju prizme svaka valna duljina može se odvojiti od homogene bijele svjetlost u pojaseve različitih valnih duljina. Ovo je naravno pogrešna analogija, budući da sve valne duljine svjetlosti postoje u bijelom svjetlu bez obzira jesmo li sposobni vidjeti tu činjenicu, ali primjer pokazuje kako se misli da Higgsovo polje stvara masu razbijanjem simetrije. Prizma razbija simetriju brzine različitih valnih duljina svjetlosti, razdvajajući ih na taj način, a smatra se da Higgsovo polje ruši simetriju mase nekih čestica koje su inače simetrično bez mase.



(A) usta Velikog hadronskog sudarača.

(A) usta Velikog hadronskog sudarača.

Tek su kasnije fizičari shvatili da će, ako Higgsovo polje postoji, za njegovo djelovanje biti potrebno postojanje odgovarajuće čestice nosača, a svojstva ove hipotetske čestice bila su takva da bismo ga zapravo mogli promatrati. Vjerovalo se da je ova čestica u klasi koja se naziva bozoni; držeći stvari jednostavnima, nazvali su bozon koji je išao s Higgsovim poljem Higgsovim bozonom. To je takozvani 'nosač sile' za Higgsovo polje, baš kao što su fotoni nosač sile za elektromagnetsko polje svemira; fotoni su, u određenom smislu, lokalna pobuđenja EM polja, i u tom istom smislu Higgsov bozon je lokalno pobuđivanje Higgsovog polja. Dokazivanje postojanja čestice, sa svojstvima koja su fizičari očekivali na temelju njihovog razumijevanja polja, bilo je zapravo isto kao i izravno dokazivanje postojanja polja.

Uđite, nakon mnogo godina planiranja, u Veliki hadronski sudarač (LHC), eksperiment dovoljno masivan da potencijalno krivotvori teoriju Higgsovog bozona. Petlja od 17 kilometara supermoćnih elektromagneta može ubrzati nabijene čestice do značajnih dijelova brzine svjetlosti, uzrokujući dovoljno nagle sudare da razbiju te čestice u temeljne sastojke i deformiraju prostor oko točke udara. Uz dovoljno visoku energiju sudara, izračunato je da bi znanstvenici u osnovi mogli super nabiti Higgsov bozon, gurajući ga u energetsko stanje u kojem bi se on raspadao na načine na koje smo mi limenka promatrati. Te su energije bile toliko velike da su se neki čak uspaničili i rekli da će LHC uništiti svijet, dok su drugi otišli toliko daleko da su promatranje Higgsa opisali kao zavir u alternativnu dimenziju.



Kao što možete vidjeti iz ove karte sastava svemira, razumijevanje tamne materije i tamne energije ključno je za razumijevanje našeg svemira.

Kao što možete vidjeti iz ove karte sastava svemira, razumijevanje tamne materije i tamne energije bit će od presudnog značaja za razumijevanje našeg svemira.

Činilo se da su početna promatranja zapravo krivotvoriti predviđanja, a nije se mogao naći ni trag Higgsu - što je navelo neke istraživače koji su se zalagali za trošenje milijardi dolara da idu na televiziju i krotko iznose istiniti, ali nezadovoljavajući argument da je krivotvorenje znanstvene teorije jednako važno kao i potvrda to. Međutim, s malo više vremena, mjerenja su se počela zbrajati i 14. ožujka 2013. CERN službeno najavljeno potvrda Higgsovog bozona. Postoje čak i neki dokazi koji upućuju na postojanjevišestrukoHiggsovi bozoni, ali ta ideja treba značajna daljnja proučavanja.

Pa što je sljedeće za Božju česticu? Pa, LHC je tek nedavno otvoren uz značajne nadogradnje, i ima oko da pogleda u sve, od antimaterije do tamne energije. Smatra se da tamna tvar komunicira s redovnom materijom isključivo posredstvom gravitacijskog medija - a stvaranjem mase Higgsov bozon mogao bi biti presudan za točno razumijevanje kako. Glavni nedostatak Standardnog modela je taj što on ne može računati na gravitaciju - ona koja bi to mogla nazvati Velikom objedinjenom teorijom - a neki teoretiziraju da bi Higgsova čestica / polje mogla biti most koji fizičari toliko žele.

U svakom slučaju, Higgsu se doista samo potvrđuje da postoji; još se ne razumije na daljinu. Hoće li budući eksperimenti potvrditi super-simetriju i ideju u koju bi Higgsov bozon mogao propasti sama tamna materija? Ili će potvrditi svako sićušno predviđanje Standardnog modela o svojstvima Higgsovog bozona i, paradoksalno, jednom zauvijek završiti cijelo to područje proučavanja?

Pogledajte našu seriju 2007es.com Explains za detaljnije izvještavanje.

Copyright © Sva Prava Pridržana | 2007es.com