Что такое бозон Хиггса?

Что такое бозон Хиггса?

Хиггсовский бозон — это, бесспорно, наиболее дорогостоящая частица всех времен. Чтобы открыть электрон потребовалась вакуумная трубка и гениальный ум, а чтобы найти бозон Хиггса, нужно было создать экспериментальную энергию, не виданную доселе на планете. Большой адронный коллайдер вряд ли нуждается в представлении, но его главное открытие для большинства людей по-прежнему окутано тайной. Её называли «частица бога», но благодаря усилию тысяч ученых, мы знаем, что она действительно существует.

Почему бозон Хиггса наделал столько шума? На то есть две причины. Во-первых, это была последняя неизвестная частица Стандартной модели физики. Во-вторых, бозон это частица, которая дает другим частицам их массу, что ставит его в центр системы. Мы привыкли думать, что масса это неотъемлемое свойство всех объектов, но физики считают, что без бозона Хиггса массы принципиально не существовало бы.
Это приводит к понятию под названием поле Хиггса. Это поле теоретизировало существование бозона Хиггса, а физики подсчитали, что необходимо представить новое поле, которое существует во всей Вселенной для последующих теорий и наблюдений. Изобретать новые теоретические компоненты Вселенной  - довольно опасное для науки дело (например, в прошлом физики предполагали существование так называемого , универсального эфира), и чем больше вычислений они проводили, тем больше склонялись к тому, что поле Хиггса действительно существует. В чем же проблема? Как они определили, его практически невозможно наблюдать.
Считалось, что поле Хиггса ответственно за то, что частицы, которые не должны иметь массу, имеют её. В некотором смысле это универсальная среда, которая отделяет безмассовые частицы в различные массы. Часто этот эффект объясняется по аналогии со светом – все волны света в вакууме движутся с одной скоростью, но в призме каждая волна может быть отделена от однородного белого цвета в разные диапазоны. Это, конечно, не идеальная аналогия, так как волны света существуют в белом свете, независимо от того, как мы их видим, но этот пример показывает, как поле Хиггса создает массу, нарушая симметрию. Призма ломает симметрию скорости волн света, а поле Хиггса ломает симметрию масс некоторых частиц, которые в ином случае не имели бы массы.
Спустя некоторое время физики поняли, что если поле Хиггса существует, его влияние требует наличие соответствующей частицы-носителя, и свойства этой частицы таковы, что её можно наблюдать. Как полагалось, эта частица должна находиться в классе бозонов, и соответственно её назвали бозон Хиггса «в честь» одноименного поля. Доказав существование этой частицы можно было доказать и существование поля.

Что такое бозон Хиггса?

Для этого после многих лет планирования был создан Большой адронный коллайдер (БАК) – ускоритель заряженных частиц. Почти 27-километровая петля  и мощнейшие электромагниты ускоряют заряженные частицы до скоростей, приближающихся к скорости света, поэтому при столкновении эти частицы распадаются на фундаментальные составляющие и деформируют пространство возле точки удара. Было подсчитано, что при достаточно высокой энергии столкновения ученые могли бы довести бозон Хиггса до состояния, в котором его можно наблюдать. Уровни энергии настолько велики, что некоторые начали паниковать, считая, что БАК может уничтожить планету, в то время как другие считали, что это способ заглянуть в другое измерение.

Что такое бозон Хиггса?

Первоначальные эксперименты не подтвердили прогнозов, и никаких признаков бозона Хиггса найдено не было. Тем не менее, мощности наращивались и 14 марта 2013 года ЦЕРН официально объявили о доказательствах существования бозона Хиггса. Появились даже свидетельства предполагающие, что существует несколько бозонов  Хиггса, но эта идея нуждается в дальнейшем изучении.
Что же стоит следующим в списке после «частицы бога»? Недавно БАК снова был запущен со специальными обновлениями, нацеленными на изучения антивещества темной материи. Как полагают, темная материя, взаимодействуют с обычной материей через гравитацию и путем создания массы, а бозон Хиггса может иметь решающее значение для понимания этих процессов. Основным недостатком Стандартной модели является то, что она не может обосновать гравитацию, и некоторые предполагают, что поле и бозон Хиггса могут быть мостом к новым открытиям. 
В любом случае, бозон Хиггса всего лишь обнаружен, но не изучен. Подтвердят ли будущие эксперименты существование симметрии и теорию, что бозон Хиггса может распадаться в темной материи? Или же они подтвердят прогнозы Стандартной модели о свойствах бозона Хиггса и, как ни парадоксально, положат конец исследованиям в этой сфере?

Еще почитать:

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top