Kvantinės fizikos šakoje bandoma ištirti visatos masės atsiradimo mechanizmą. Dėl to pavyko atrasti Higgso Bosonas. Tai yra elementari dalelė, kuri, mokslininkų manymu, turi pagrindinį vaidmenį žinant, kaip atsirado visata. Visatos egzistavimo patvirtinimas yra vienas iš „Large Hadron Collider“ tikslų. Tai didžiausias ir galingiausias dalelių greitintuvas pasaulyje.
Šiame straipsnyje mes jums pasakysime ir kas yra Higgso bozonas, kokios jo savybės ir kiek jis yra svarbus.
Higgso bozono svarba
Higgso bozono svarba yra ta, kad tai yra vienintelė dalelė, galinti paaiškinti visatos kilmę. Standartinis dalelių fizikos modelis puikiai apibūdina visas tas elementarias daleles ir jų sąveiką su juos supančia aplinka. Tačiau dar reikia patvirtinti svarbią dalį, kuri gali mums atsakyti į masės kilmę. Reikia atsižvelgti į tai, kad jei visatos masė egzistavo kitaip nei mes žinome. Jei elektronas neturėjo masės Atomų nebūtų ir materijos nebūtų, kaip mes ją žinome. Jei masė, nebūtų jokios chemijos, biologijos ir gyvų būtybių.
Norėdamas paaiškinti viso to svarbą, britas Peteris Higgsas 60-aisiais paskelbė, kad yra mechanizmas, žinomas kaip Higso laukas. Kaip fotonas yra pagrindinis komponentas, kai kalbame apie magnetinius laukus ir šviesą, šiam laukui reikalinga dalelė, kuri gali ją sudaryti. Čia slypi šios dalelės svarba, nes ji atsakinga už to, kad pats laukas veiktų.
Mechanizmo veikimas
Mes šiek tiek paaiškinsime, kaip veikia Higgso lauko mechanizmas. Tai yra tam tikras kontinuumas, besitęsiantis visoje erdvėje ir sudarytas iš begalės Higso bozonų. Būtent dalelių masę sukeltų trintis su šiuo lauku, todėl galima daryti išvadą visų dalelių, turinčių didesnę trintį šiame lauke, masė yra didesnė.
Yra daugybė mūsų, kurie iš tikrųjų nežinome, kas yra bozonas. Norėdami geriau suprasti visas šias šiek tiek sudėtingesnes sąvokas, mes analizuosime, kas yra bozonas. Subatominės dalelės skirstomos į du tipus: fermionus ir bozonus. Šie pirmieji yra atsakingi už klausimo sudarymą. Šiandien žinomą dalyką sudaro fermionai. Kita vertus, mes turime bozonus, kurie yra atsakingi už materijos jėgų ar sąveikos nešiojimą tarp jų. Tai yra, kai materija gali sąveikauti viena su kita, ji daro jėgą ir ją lemia bozonai.
Mes žinome, kad atomo komponentai yra elektronai, protonai ir neutronai. Šie atomo komponentai yra fermionai, tuo tarpu fotonas, gluonas ir W bei Z bozonai yra atsakingi už elektromagnetines jėgas. Jie taip pat yra atsakingi už stiprias ir silpnas branduolines pajėgas.
Higgso bozono aptikimas
Higgso bozono negalima tiesiogiai aptikti. To priežastis yra ta, kad kai jis suyra, jis yra beveik akimirksniu. Kai jis suyra, atsiranda kitos elementaresnės dalelės, kurios mums yra labiau žinomos. Taigi mes galime pamatyti tik Higgso bozono pėdsakus. Tos kitos dalelės, kurias galima aptikti LHC. Dalelių greitintuvo viduje protonai susiduria tarpusavyje greičiu, labai artimu šviesos greičiui. Tokiu greičiu mes žinome, kad strateginiuose taškuose yra susidūrimų ir juose galima pastatyti didelius detektorius.
Dalelėms taip susidūrus, jos sukuria energiją. Kuo didesnė energija susidaro dalelėms susidūrus, tuo daugiau masės gali turėti susidariusios dalelės. Nes Einšteino nustatyta teorija nustato ne jos masę, o reikalingas platus galimų verčių diapazonas, galingi dalelių greitintuvai. Visa ši fizikos sritis yra nauja teritorija, kurią reikia ištirti. Šių dalelių susidūrimų pažinimas ir ištyrimas yra gana brangus ir sudėtingas. Tačiau pagrindinis šių dalelių greitintuvų tikslas yra atrasti Higso bozoną.
Atsakymas, ar pagaliau buvo rastas Higso bozonas, yra apibrėžtas statistikoje. Šiuo atveju standartiniai nuokrypiai rodo tikimybę, kad eksperimento rezultatas gali būti girtas atsitiktinai, o ne realus poveikis. Dėl šios priežasties turime pasiekti didesnę statistinių verčių reikšmę ir taip padidinti stebėjimo tikimybę. Atminkite, kad visuose šiuose eksperimentuose reikia išanalizuoti daug duomenų, nes dalelių susidūrėjas per sekundę susidaro apie 300 milijonų susidūrimų. Su visais šiais susidūrimais gautus duomenis atlikti yra gana sunku.
Nauda visuomenei
Jei pagaliau bus atrastas Higgso bozonas, tai gali būti visuomenės proveržis. Ir tai, kad tai žymėtų kelią tiriant daugelį kitų fizinių reiškinių, pavyzdžiui, tamsiosios materijos prigimtį. Žinoma, kad tamsioji materija sudaro apie 23% visatos, tačiau jos savybės beveik nežinomos. Tai iššūkis disciplinai ir eksperimentams su dalelių greitintuvu.
Jei Higso bozonas niekada nebus atrastas, jis privers suformuluoti kitą teoriją, kad būtų galima paaiškinti, kaip dalelės gauna savo masę. Visa tai paskatins kurti naujus eksperimentus, kurie gali patvirtinti ar paneigti šią naują teoriją. Atminkite, kad mokslas yra idealus. Turite ieškoti nežinomybės ir eksperimentuoti, kol rasite atsakymus.
Tikiuosi, kad turėdami šią informaciją galite sužinoti daugiau apie Higgso bozoną ir jo ypatybes.