У галузі квантової фізики робиться спроба вивчити механізм, за допомогою якого виникає маса Всесвіту. Завдяки цьому вдалося виявити Бозон Хіггса. Це елементарна частинка, яка, на думку вчених, відіграє фундаментальну роль у знанні того, як виник Всесвіт. Підтвердження існування Всесвіту є однією з цілей Великого адронного колайдера. Це найбільший і найпотужніший прискорювач частинок у світі.
У цій статті ми розповімо вам, що таке бозон Хіггса, які його характеристики і наскільки він важливий.
Значення бозона Хіггса
Важливість бозона Хіггса полягає в тому, що це єдина частинка, яка, можливо, може пояснити походження Всесвіту. Стандартна модель фізики частинок чудово описує всі ті елементарні частинки та їх взаємодію з навколишнім середовищем. Однак важлива частина залишається підтвердженою, саме це може дати нам відповідь на походження маси. Слід врахувати, що якщо існування маси Всесвіту відбувалося не так, як ми знаємо. Якби електрон не мав маси Атомів не існувало б і матерії не існувало б такою, якою ми її знаємо. Якби маса, не було б ні хімії, ні біології, ні живих істот.
Щоб пояснити важливість усього цього, британець Пітер Хіггс у 60-х роках постулював, що існує механізм, відомий як поле Хіггса. Подібно до того, як фотон є основною складовою, коли ми маємо на увазі магнітні поля та світло, це поле вимагає існування частинки, яка може його скласти. У цьому полягає важливість цієї частинки, оскільки вона відповідає за роботу самого поля.
Механізм роботи
Ми трохи пояснимо, як працює механізм поля Хіггса. Це своєрідний континуум, який поширюється по космосу і складається з незліченної кількості бозонів Хіггса. Це маса частинок, яка буде спричинена тертям із цим полем, тому можна зробити висновок, що всі частинки, які мають більше тертя з цим полем, мають більшу масу.
Багато з нас не знають насправді, що таке бозон. Для того, щоб зрозуміти більше всіх цих дещо складніших понять, ми проаналізуємо, що таке бозон. Субатомні частинки поділяються на два типи: ферміони та бозони. Ці перші відповідають за компонування справи. Те, що ми знаємо сьогодні, складається з ферміонів. З іншого боку, у нас є бозони, які відповідають за перенесення сил або взаємодій речовини між собою. Тобто, коли речовина може взаємодіяти між одними та іншими, вона надає силу і визначається бозонами.
Ми знаємо, що компонентами атома є електрони, протони та нейтрони. Ці компоненти атома є ферміонами, тоді як фотон, глюон та бозони W та Z відповідають за електромагнітні сили відповідно. Вони також відповідають за сильні та слабкі ядерні сили.
Виявлення бозона Хіггса
Бозон Хіггса не може бути безпосередньо виявлений. Причиною цього є те, що після його розпаду він відбувається майже миттєво. Як тільки він розпадається, він породжує інші елементарні частинки, які нам більше знайомі. Тож ми можемо бачити лише сліди бозона Хіггса. Ті інші частинки, які можна було виявити на LHC. Усередині прискорювача частинок протони стикаються між собою зі швидкістю, дуже близькою до швидкості світла. З такою швидкістю ми знаємо, що в стратегічних точках бувають зіткнення, і там можна розмістити великі детектори.
Коли частинки так стикаються між собою, вони генерують енергію. Чим вище енергія, яку генерують частинки при зіткненні, тим більшу масу можуть мати отримані частинки. Тому що теорія, встановлена Ейнштейном, встановлює не свою масу, а для широкого діапазону можливих значень потрібні потужні прискорювачі частинок. Вся ця область фізики - нова територія для дослідження. Складність пізнання та дослідження цих зіткнень частинок є чимось досить дорогим і складним у здійсненні. Однак основною метою цих прискорювачів частинок є відкриття бозона Хіггса.
Відповідь на те, чи нарешті знайдений бозон Хіггса, визначається у статистиці. У цьому випадку стандартні відхилення вказують на ймовірність того, що експериментальний результат може бути випитий випадково, а не реальним ефектом. З цієї причини нам потрібно досягти більшої значущості статистичних значень і, таким чином, збільшити ймовірність спостереження. Майте на увазі, що у всіх цих експериментах потрібно проаналізувати багато даних, оскільки прискорювач частинок генерує близько 300 мільйонів зіткнень в секунду. При всіх цих зіткненнях отримані дані досить важко виконати.
Переваги для суспільства
Якщо нарешті відкрити бозон Хіггса, це може стати проривом для суспільства. І це те, що це позначило б шлях у дослідженні багатьох інших фізичних явищ, таких як природа темної матерії. Відомо, що темна речовина становить близько 23% Всесвіту, але її властивості в основному невідомі. Це виклик для дисципліни та експериментів з прискорювачем частинок.
Якщо бозон Хіггса ніколи не буде виявлений, він змусить сформулювати іншу теорію, яка зможе пояснити, як частинки отримують свою масу. Все це призведе до розробки нових експериментів, які можуть підтвердити або спростувати цю нову теорію. Майте на увазі, що саме таким чином ідеальна наука. Вам доведеться шукати невідоме і експериментувати, поки не знайдете відповіді.
Я сподіваюся, що за допомогою цієї інформації ви зможете дізнатись більше про бозон Хіггса та його характеристики.