Kvantu fizikas nozarē mēģina izpētīt Visuma masas rašanās mehānismu. Pateicoties tam, ir bijis iespējams atklāt Higsa Bosons. Tā ir elementāra daļiņa, kurai, pēc zinātnieku domām, ir būtiska loma, lai uzzinātu, kā radies Visums. Visuma esamības apstiprināšana ir viens no Lielā hadronu sadursmes mērķiem. Tas ir lielākais un jaudīgākais daļiņu paātrinātājs pasaulē.
Šajā rakstā mēs jums pastāstīsim un kāds ir Higsa bozons, kādas ir tā īpašības un cik svarīgs tas ir.
Higsa bozona nozīme
Higsa bozona nozīme ir tā, ka tā ir vienīgā daļiņa, kas, iespējams, var izskaidrot Visuma izcelsmi. Daļiņu fizikas standarta modelis lieliski raksturo visas šīs elementārdaļiņas un mijiedarbību ar tām apkārtējo vidi. Tomēr vēl ir jāapstiprina svarīga daļa, kas var dot mums atbildi uz masas izcelsmi. Jāņem vērā, ka, ja Visuma masas esamība notiktu atšķirīgi no mums zināmās. Ja elektronam nebūtu masas Atomu nebūtu un matērijas nebūtu, kā mēs to zinām. Ja masa nebūtu ķīmija, bioloģija un dzīvas būtnes neeksistētu.
Lai izskaidrotu visa tā nozīmi, brits Pīters Higss 60. gados postulēja, ka pastāv mehānisms, kas pazīstams kā Higsa lauks. Tāpat kā fotons ir pamatkomponents, kad mēs atsaucamies uz magnētiskajiem laukiem un gaismu, arī šim laukam ir nepieciešama daļiņa, kas to var veidot. Šeit slēpjas šīs daļiņas nozīme, jo tā ir atbildīga par to, lai pats lauks darbotos.
Mehānisma darbība
Mēs mazliet paskaidrosim, kā darbojas Higsa lauka mehānisms. Tas ir sava veida kontinuums, kas stiepjas visā kosmosā un ko veido neskaitāmi daudz Higsa bozonu. Tā ir daļiņu masa, ko izraisītu berze ar šo lauku, tāpēc var secināt, ka visām daļiņām, kurām ir lielāka berze ar šo lauku, ir lielāka masa.
Ir daudzi no mums, kas īsti nezina, kas ir bozons. Lai vairāk izprastu visus šos nedaudz sarežģītākos jēdzienus, mēs analizēsim, kas ir bozons. Subatomiskās daļiņas ir sadalītas divos veidos: fermionos un bozonos. Šie pirmie ir atbildīgi par lietas sastādīšanu. Jautājums, kuru mēs šodien zinām, sastāv no fermioniem. No otras puses, mums ir bozoni, kas ir atbildīgi par matērijas spēku vai mijiedarbības pārnešanu savā starpā. Tas ir, kad matērija var savstarpēji mijiedarboties, tā iedarbojas un to nosaka bozoni.
Mēs zinām, ka atoma sastāvdaļas ir elektroni, protoni un neitroni. Šīs atoma sastāvdaļas ir fermioni, savukārt fotons, gluons un W un Z bozoni ir attiecīgi atbildīgi par elektromagnētiskajiem spēkiem. Viņi ir atbildīgi arī par spēcīgiem un vājiem kodolspēkiem.
Higsa bozona noteikšana
Higsa bozonu nevar tieši noteikt. Iemesls tam ir tāds, ka pēc tā sadalīšanās tā notiek gandrīz uzreiz. Kad tas sadalās, rodas citas elementārdaļiņas, kas mums ir pazīstamākas. Tātad mēs varam redzēt tikai Higsa bozona pēdas. Tās citas daļiņas, kuras varēja atklāt LHC. Daļiņu paātrinātāja iekšpusē protoni saduras viens ar otru ar ātrumu, kas ir ļoti tuvu gaismas ātrumam. Ar šo ātrumu mēs zinām, ka stratēģiskajos punktos notiek sadursmes un tajos var ievietot lielus detektorus.
Kad daļiņas tā saduras savā starpā, tās rada enerģiju. Jo lielāka ir daļiņu radītā enerģija, tām saduroties, jo lielāka var būt iegūto daļiņu masa. Tā kā Einšteina noteiktā teorija nenosaka tās masu, bet ir nepieciešams plašs iespējamo vērtību klāsts, jaudīgi daļiņu paātrinātāji. Visa šī fizikas joma ir jauna teritorija, kas jāizpēta. Grūtības zināt un izmeklēt šīs daļiņu sadursmes ir kaut kas diezgan dārgs un sarežģīts. Tomēr šo daļiņu paātrinātāju galvenais mērķis ir atklāt Higsa bozonu.
Atbilde uz to, vai Higsa bozons beidzot ir atrasts, ir definēta statistikā. Šajā gadījumā standarta novirzes norāda uz varbūtību, ka eksperimenta rezultātu var izdzert nejauši, nevis būt reālam efektam. Šī iemesla dēļ mums jāsasniedz lielāka statistisko vērtību nozīme un tādējādi jāpalielina novērošanas varbūtība. Paturiet prātā, ka visos šajos eksperimentos ir jāanalizē daudz datu, jo daļiņu kolektors sekundē rada aptuveni 300 miljonus sadursmju. Ar visām šīm sadursmēm iegūtos datus ir diezgan grūti izpildīt.
Ieguvumi sabiedrībai
Ja beidzot tiks atklāts Higsa bozons, tas varētu būt sabiedrības izrāviens. Un tas ir tas, ka tas iezīmētu ceļu daudzu citu fizisku parādību, piemēram, tumšās matērijas rakstura, izpētei. Ir zināms, ka tumšā viela veido apmēram 23% Visuma, taču tās īpašības lielākoties nav zināmas. Tas ir izaicinājums disciplīnai un eksperimentiem ar daļiņu paātrinātāju.
Ja Higsa bozons nekad netiks atklāts, tas piespiedīs formulēt citu teoriju, lai varētu izskaidrot, kā daļiņas iegūst savu masu. Tas viss novedīs pie jaunu eksperimentu izstrādes, kas var apstiprināt vai noliegt šo jauno teoriju. Paturiet prātā, ka tas ir veids, kā zinātne ir ideāla. Jums ir jāmeklē nezināms un jāveic eksperimenti, līdz atrodat atbildes.
Es ceru, ka ar šo informāciju jūs varat uzzināt vairāk par Higsa bozonu un tā īpašībām.