Στον κλάδο της κβαντικής φυσικής, γίνεται προσπάθεια να μελετηθεί ο μηχανισμός από τον οποίο προέρχεται η μάζα του σύμπαντος. Χάρη σε αυτό ήταν δυνατό να ανακαλύψετε το Μποζόνιο Χιγκς. Είναι ένα στοιχειώδες σωματίδιο που οι επιστήμονες πιστεύουν ότι έχουν θεμελιώδη ρόλο στη γνώση του πώς προήλθε το σύμπαν. Η επιβεβαίωση της ύπαρξης του σύμπαντος είναι ένας από τους στόχους του Large Hadron Collider. Είναι ο μεγαλύτερος και ισχυρότερος επιταχυντής σωματιδίων στον κόσμο.
Σε αυτό το άρθρο θα σας πούμε και τι είναι το μποζόνιο Higgs, ποια είναι τα χαρακτηριστικά του και πόσο σημαντικό είναι.
Σημασία του μποζονίου Higgs
Η σημασία του μποζονίου Higgs είναι ότι είναι το μόνο σωματίδιο που μπορεί πιθανώς να εξηγήσει την προέλευση του σύμπαντος. Το πρότυπο μοντέλο της φυσικής των σωματιδίων περιγράφει τέλεια όλα αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια και τις αλληλεπιδράσεις που έχουν με το περιβάλλον που τα περιβάλλει. Ωστόσο, ένα σημαντικό μέρος απομένει να επιβεβαιωθεί, κάτι που μπορεί να μας δώσει μια απάντηση στην προέλευση της μάζας. Πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι εάν η ύπαρξη της μάζας του σύμπαντος συνέβαινε διαφορετικά από αυτήν που γνωρίζουμε. Εάν ένα ηλεκτρόνιο δεν είχε μάζα Τα άτομα δεν θα υπήρχαν και η ύλη δεν θα υπήρχε όπως τη γνωρίζουμε. Αν η μάζα, δεν θα υπήρχε χημεία, βιολογία και δεν θα υπήρχαν ζωντανά όντα.
Για να εξηγήσει τη σημασία όλων αυτών, ο Βρετανός Peter Higgs στη δεκαετία του 60 ισχυρίστηκε ότι υπάρχει ένας μηχανισμός γνωστός ως πεδίο Higgs. Ακριβώς όπως το φωτόνιο είναι ένα θεμελιώδες συστατικό όταν αναφερόμαστε σε μαγνητικά πεδία και φως, αυτό το πεδίο απαιτεί την ύπαρξη ενός σωματιδίου που μπορεί να το συνθέσει. Εδώ βρίσκεται η σημασία αυτού του σωματιδίου, δεδομένου ότι είναι υπεύθυνο να κάνει το ίδιο το πεδίο να λειτουργεί.
Λειτουργία μηχανισμού
Θα εξηγήσουμε λίγο πώς λειτουργεί ο μηχανισμός πεδίου Higgs. Είναι ένα είδος συνεχούς που εκτείνεται σε όλο το χώρο και αποτελείται από αμέτρητους αριθμούς μποζόνια Higgs. Είναι η μάζα των σωματιδίων που θα μπορούσε να προκληθεί από τριβή με αυτό το πεδίο, έτσι μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι όλα τα σωματίδια που έχουν μεγαλύτερη τριβή με αυτό το πεδίο έχουν μεγαλύτερη μάζα.
Υπάρχουν πολλοί από εμάς που δεν ξέρουμε πραγματικά τι είναι μποζόνιο. Για να κατανοήσουμε περισσότερες από αυτές τις κάπως πιο περίπλοκες έννοιες, θα αναλύσουμε τι είναι ένα μποζόνιο. Τα υποατομικά σωματίδια χωρίζονται σε δύο τύπους: φερμιόνια και μποζόνια. Αυτά τα πρώτα είναι υπεύθυνα για τη σύνθεση του θέματος. Το θέμα που γνωρίζουμε σήμερα αποτελείται από φερμιόνια. Από την άλλη πλευρά, έχουμε τα μποζόνια που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά των δυνάμεων ή των αλληλεπιδράσεων της ύλης μεταξύ τους. Δηλαδή, όταν η ύλη μπορεί να αλληλεπιδράσει μεταξύ τους, ασκεί δύναμη και καθορίζεται από τα μποζόνια.
Γνωρίζουμε ότι τα συστατικά ενός ατόμου είναι ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Αυτά τα συστατικά του ατόμου είναι φερμιόνια, ενώ τα φωτόνια, τα γλουόνια και τα μποζόνια W και Z είναι υπεύθυνα για ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις αντίστοιχα. Είναι επίσης υπεύθυνοι για τις ισχυρές και αδύναμες πυρηνικές δυνάμεις.
Ανίχνευση μποζονίου Higgs
Το μποζόνιο Higgs δεν μπορεί να εντοπιστεί άμεσα. Ο λόγος για αυτό είναι ότι μόλις συμβεί η αποσύνθεσή του, είναι σχεδόν στιγμιαία. Μόλις αποσυντεθεί, δημιουργεί άλλα στοιχειώδη σωματίδια που είναι πιο γνωστά σε εμάς. Μπορούμε λοιπόν να δούμε μόνο τα ίχνη του μποζόν του Higgs. Αυτά τα άλλα σωματίδια που θα μπορούσαν να ανιχνευθούν στον LHC. Μέσα στα πρωτόνια επιταχυντή σωματιδίων συγκρούονται μεταξύ τους με ταχύτητα πολύ κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Σε αυτήν την ταχύτητα γνωρίζουμε ότι υπάρχουν συγκρούσεις σε στρατηγικά σημεία και μπορούν να τοποθετηθούν μεγάλοι ανιχνευτές εκεί.
Όταν τα σωματίδια συγκρούονται έτσι δημιουργούν ενέργεια. Όσο υψηλότερη είναι η ενέργεια που παράγεται από τα σωματίδια όταν συγκρούονται, τόσο περισσότερη μάζα μπορούν να έχουν τα σωματίδια που προκύπτουν. Επειδή η θεωρία που καθιερώθηκε από τον Αϊνστάιν δεν καθορίζει τη μάζα της, αλλά Απαιτείται ένα ευρύ φάσμα πιθανών τιμών, επιταχυντές σωματιδίων υψηλής ισχύος. Όλος αυτός ο τομέας της φυσικής είναι ένας νέος τομέας για εξερεύνηση. Η δυσκολία να γνωρίζουμε και να διερευνήσουμε αυτές τις συγκρούσεις σωματιδίων είναι κάτι αρκετά ακριβό και πολύπλοκο. Ωστόσο, ο κύριος στόχος αυτών των επιταχυντών σωματιδίων είναι να ανακαλύψετε το μποζόνιο Higgs.
Η απάντηση στο αν βρέθηκε τελικά το μποζόνιο Higgs ορίζεται στα στατιστικά στοιχεία. Σε αυτήν την περίπτωση, οι τυπικές αποκλίσεις δείχνουν την πιθανότητα ότι ένα πειραματικό αποτέλεσμα μπορεί να πιωθεί τυχαία αντί να είναι πραγματικό αποτέλεσμα. Επομένως, πρέπει να επιτύχουμε μεγαλύτερη σημασία των στατιστικών τιμών και έτσι να αυξήσουμε την πιθανότητα παρατήρησης. Λάβετε υπόψη ότι όλα αυτά τα πειράματα πρέπει να αναλύσουν πολλά δεδομένα, δεδομένου ότι ο συγκολλητής σωματιδίων παράγει περίπου 300 εκατομμύρια συγκρούσεις ανά δευτερόλεπτο. Με όλες αυτές τις συγκρούσεις, τα προκύπτοντα δεδομένα είναι αρκετά δύσκολο να εκτελεστούν.
Οφέλη για την κοινωνία
Εάν τελικά ανακαλυφθεί το μποζόνιο Higgs, θα μπορούσε να είναι μια σημαντική ανακάλυψη για την κοινωνία. Και είναι ότι θα σηματοδοτούσε τον δρόμο στη διερεύνηση πολλών άλλων φυσικών φαινομένων όπως η φύση της σκοτεινής ύλης. Η σκοτεινή ύλη είναι γνωστό ότι αποτελεί περίπου το 23% του σύμπαντος, αλλά οι ιδιότητές του είναι σε μεγάλο βαθμό άγνωστες. Είναι μια πρόκληση για την πειθαρχία και τα πειράματα με τον επιταχυντή σωματιδίων.
Εάν το μποζόνιο Higgs δεν ανακαλυφθεί ποτέ, θα αναγκάσει να διαμορφωθεί μια άλλη θεωρία για να εξηγήσει πώς τα σωματίδια αποκτούν τη μάζα τους. Όλα αυτά θα οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων πειραμάτων που μπορούν να επιβεβαιώσουν ή να αρνηθούν αυτήν τη νέα θεωρία. Λάβετε υπόψη ότι αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η επιστήμη είναι ιδανική. Πρέπει να αναζητήσετε ένα άγνωστο και να πειραματιστείτε μέχρι να βρείτε τις απαντήσεις.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για το μποζόνιο Higgs και τα χαρακτηριστικά του.