في فرع فيزياء الكم ، جرت محاولة لدراسة الآلية التي تنشأ بواسطتها كتلة الكون. بفضل هذا ، كان من الممكن اكتشاف هيغز بوسون. إنه جسيم أولي يعتقد العلماء أنه يلعب دورًا أساسيًا في معرفة كيفية نشأة الكون. تأكيد وجود الكون هو أحد أهداف مصادم الهادرونات الكبير. إنه أكبر وأقوى مسرع للجسيمات في العالم.
في هذه المقالة سوف نخبرك ما هو بوزون هيغز ، وما هي خصائصه ومدى أهميته.
أهمية بوزون هيغز
تكمن أهمية بوزون هيغز في أنه الجسيم الوحيد الذي يمكن أن يفسر أصل الكون. يصف النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات بشكل مثالي كل تلك الجسيمات الأولية والتفاعلات التي تجريها مع البيئة المحيطة بها. ومع ذلك ، لا يزال يتعين تأكيد جزء مهم ، وهو ما يمكن أن يعطينا إجابة على أصل الكتلة. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه إذا حدث وجود كتلة الكون بشكل مختلف عن الذي نعرفه. إذا لم يكن للإلكترون كتلة الذرات لن تكون موجودة ولن توجد المادة كما نعرفها. إذا كانت الكتلة ، فلن تكون هناك كيمياء ولا أحياء ولن توجد كائنات حية.
من أجل شرح أهمية كل هذا ، افترض البريطاني بيتر هيجز في الستينيات أن هناك آلية تعرف باسم مجال هيغز. فكما أن الفوتون عنصر أساسي عندما نشير إلى الحقول المغناطيسية والضوء ، فإن هذا المجال يتطلب وجود جسيم يمكنه تكوينه. هنا تكمن أهمية هذا الجسيم لأنه المسؤول عن جعل المجال نفسه يعمل.
آلية التشغيل
سنشرح قليلاً كيف تعمل آلية مجال هيغز. إنه نوع من الاستمرارية التي تمتد عبر الفضاء وتتكون من أعداد لا حصر لها من بوزونات هيغز. إنها كتلة الجسيمات التي قد تنتج عن الاحتكاك بهذا المجال ، لذلك يمكن استنتاج ذلك كل الجسيمات التي لها احتكاك أكبر بهذا المجال لها كتلة أكبر.
هناك الكثير منا لا يعرفون حقًا ما هو البوزون. من أجل فهم المزيد من كل هذه المفاهيم الأكثر تعقيدًا إلى حد ما ، سنقوم بتحليل ماهية البوزون. تنقسم الجسيمات دون الذرية إلى نوعين: الفرميونات والبوزونات. هؤلاء الأوائل هم المسؤولون عن تأليف الأمر. المسألة التي نعرفها اليوم تتكون من الفرميونات. من ناحية أخرى ، لدينا البوزونات المسؤولة عن حمل قوى أو تفاعلات المادة فيما بينها. بمعنى أنه عندما يمكن للمادة أن تتفاعل بين أحدهما والآخر ، فإنها تمارس قوة وتحددها البوزونات.
نعلم أن مكونات الذرة هي الإلكترونات والبروتونات والنيوترونات. هذه المكونات من الذرة هي الفرميونات ، بينما الفوتون والغلون والبوزونات W و Z مسؤولة عن القوى الكهرومغناطيسية على التوالي. كما أنهم مسؤولون عن القوى النووية القوية والضعيفة.
كشف هيجز بوزون
لا يمكن الكشف عن بوزون هيغز مباشرة. والسبب في ذلك أنه بمجرد حدوث تفككه يكون فوريًا تقريبًا. بمجرد أن يتحلل ، فإنه يؤدي إلى ظهور جسيمات أولية أخرى مألوفة لنا أكثر. لذلك يمكننا فقط رؤية آثار أقدام بوزون هيغز. تلك الجسيمات الأخرى التي يمكن اكتشافها في LHC. داخل مسرع الجسيمات ، تصطدم البروتونات مع بعضها البعض بسرعة قريبة جدًا من سرعة الضوء. بهذه السرعة نعلم أن هناك تصادمات عند نقاط استراتيجية ويمكن وضع كاشفات كبيرة هناك.
عندما تتصادم الجسيمات مع بعضها البعض تولد الطاقة. كلما زادت الطاقة التي تولدها الجسيمات عند اصطدامها ، زادت كتلة الجسيمات الناتجة. لأن النظرية التي وضعها أينشتاين لا تؤسس كتلتها ، لكن مجموعة واسعة من القيم الممكنة ، مسرعات الجسيمات عالية الطاقة مطلوبة. هذا المجال الكامل للفيزياء هو مجال جديد للاستكشاف. إن صعوبة معرفة وفحص تصادمات الجسيمات هذه أمر مكلف للغاية ومعقد. ومع ذلك ، فإن الهدف الرئيسي من مسرعات الجسيمات هذه هو اكتشاف بوزون هيغز.
يتم تحديد الإجابة على ما إذا كان قد تم العثور على بوزون هيغز أخيرًا في الإحصائيات. في هذه الحالة ، تشير الانحرافات المعيارية إلى احتمال أن تكون النتيجة التجريبية في حالة سكر بالصدفة بدلاً من أن تكون تأثيرًا حقيقيًا. لهذا السبب ، نحتاج إلى تحقيق أهمية أكبر للقيم الإحصائية وبالتالي زيادة احتمال الملاحظة. ضع في اعتبارك أن كل هذه التجارب تحتاج إلى تحليل الكثير من البيانات لأن مصادم الجسيمات يولد حوالي 300 مليون تصادم في الثانية. مع كل هذه التصادمات ، من الصعب جدًا تنفيذ البيانات الناتجة.
فوائد للمجتمع
إذا تم اكتشاف بوزون هيغز أخيرًا ، فقد يكون ذلك بمثابة اختراق للمجتمع. وهو أنه سيمثل الطريق في التحقيق في العديد من الظواهر الفيزيائية الأخرى مثل طبيعة المادة المظلمة. من المعروف أن المادة المظلمة تشكل حوالي 23٪ من الكون ، لكن خصائصها غير معروفة إلى حد كبير. إنه تحدٍ للانضباط والتجارب مع مسرع الجسيمات.
إذا لم يتم اكتشاف بوزون هيغز مطلقًا ، فسوف يجبر على صياغة نظرية أخرى لتتمكن من شرح كيفية حصول الجسيمات على كتلتها. كل هذا سيؤدي إلى تطوير تجارب جديدة يمكنها تأكيد أو نفي هذه النظرية الجديدة. ضع في اعتبارك أن هذه هي الطريقة التي يكون فيها العلم مثاليًا. عليك أن تبحث عن مجهول وتجربه حتى تجد الإجابات.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن بوزون هيغز وخصائصه.