Kas yra Higso bozonas paprastais žodžiais. Higgso bozonas paprastai: kas tai yra, ką jis daro ir kokios pasekmės (vaizdo įrašas)

Kalbėdamas paprasta kalba, Higso bozonas yra brangiausia visų laikų dalelė. Pavyzdžiui, jei reikėjo tik vakuuminio vamzdžio ir keleto puikių protų, Higso bozono paieškai reikėjo sukurti eksperimentinę energiją, kuri retai matoma Žemėje. Didelio hadronų greitintuvo pristatymo nereikia, nes jis yra vienas garsiausių ir sėkmingiausių moksliniai eksperimentai, tačiau jo profilio dalelė, kaip ir anksčiau, daugumai gyventojų yra apgaubta paslapčių. Ji buvo vadinama Dievo dalele, tačiau pažodžiui tūkstančių mokslininkų pastangomis mes nebeturime jos egzistavimo laikyti savaime suprantamu dalyku.

Paskutinis nežinomasis

Kas tai yra ir kokia jo atradimo svarba? Kodėl tai tapo tiek daug triukšmo, finansavimo ir dezinformacijos objektu? Dėl dviejų priežasčių. Pirma, tai buvo paskutinė neatrasta dalelė, reikalinga standartiniam fizikos modeliui patvirtinti. Jo atradimas reiškė, kad ištisa mokslinių publikacijų karta nenuėjo veltui. Antra, šis bozonas suteikia kitoms dalelėms jų masę, kuri ją ir suteikia ypatinga prasmė ir šiek tiek "stebuklinga". Mes linkę galvoti apie masę kaip vidinė nuosavybė dalykų, bet fizikai mano kitaip. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozonas yra dalelė, be kurios masė iš esmės neegzistuoja.

Dar vienas laukas

Priežastis slypi vadinamajame Higso lauke. Jis buvo aprašytas dar prieš Higso bozoną, nes fizikai jį apskaičiavo savo poreikiams savo teorijas ir stebėjimai, kuriems reikėjo naujo lauko, kurio veikimas apimtų visą Visatą. Stiprinti hipotezes išrandant naujas visatos dalis yra pavojinga. Pavyzdžiui, praeityje tai paskatino sukurti eterio teoriją. Tačiau kuo daugiau buvo atlikta matematinių skaičiavimų, tuo daugiau fizikų suprato, kad Higgso laukas turi egzistuoti tikrovėje. Vienintelė problema trūko praktinių galimybių jį stebėti.

Standartiniame modelyje fizikai masę gauna per mechanizmą, pagrįstą visą erdvę persmelkiančio Higso lauko egzistavimu. Jis sukuria Higso bozonus, o tai reikalauja didelis skaičius energijos, ir tai yra pagrindinė priežastis kodėl mokslininkams reikia šiuolaikinių dalelių greitintuvų didelės energijos eksperimentams atlikti.

Iš kur atsiranda masė?

Silpnųjų stiprybė branduolinės sąveikos greitai mažėja didėjant atstumui. Pagal kvantinė teorija lauke, tai reiškia, kad dalelės, dalyvaujančios jo kūrime – W ir Z bozonai – turi turėti masę, skirtingai nei gliuonai ir fotonai, kurie neturi masės.

Problema ta matuoklio teorijos veikia tik su bemasiais elementais. Jei matuoklio bozonai turi masę, tokia hipotezė negali būti pagrįstai apibrėžta. Higso mechanizmas šios problemos išvengia įdiegdamas naują lauką, vadinamą Higso lauku. At didelės energijos matuoklio bozonai neturi masės, o hipotezė veikia taip, kaip tikėtasi. Esant žemai energijai, laukas sukelia simetrijos lūžimą, o tai leidžia elementams turėti masę.

Kas yra Higso bozonas?

Higso laukas gamina daleles, vadinamas Higso bozonais. Teorija nenurodo jų masės, tačiau eksperimento metu buvo nustatyta, kad ji lygi 125 GeV. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozono egzistavimas pagaliau patvirtino standartinį modelį.

Mechanizmas, laukas ir bozonas pavadinti škotų mokslininko Peterio Higgso vardu. Nors jis nebuvo pirmasis, kuris pasiūlė šias sąvokas, tačiau, kaip dažnai nutinka fizikoje, jis tiesiog pasirodė tas, kurio vardu jos buvo pavadintos.

Simetrijos laužymas

Buvo manoma, kad Higgso laukas buvo atsakingas už tai, kad dalelės, kurios neturėtų turėti masės, padarė. Tai universali terpė, suteikianti daleles be masės skirtingos masės. Šis simetrijos pažeidimas paaiškinamas analogija su šviesa – visi bangos ilgiai juda vakuume vienodu greičiu, tačiau prizmėje kiekvienas bangos ilgis gali būti izoliuotas. Tai, žinoma, neteisinga analogija, nes balta šviesa yra visi bangos ilgiai, tačiau pavyzdyje parodyta, kaip atrodo, kad Higso laukas sukuria masę dėl simetrijos trūkimo. Prizmė suardo skirtingų šviesos bangų ilgių greičio simetriją, juos atskirdama, o Higso laukas pažeidžia kai kurių dalelių, kurios šiaip simetriškai yra bemasės, masės simetriją.

Kaip paprastai paaiškinti Higso bozoną? Tik neseniai fizikai suprato, kad jei Higso laukas tikrai egzistuoja, jo veikimui reikės tinkamo nešiklio, turinčio savybių, leidžiančių jį stebėti. Buvo manoma, kad ši dalelė priklausė bozonams. Paprastais žodžiais tariant, Higso bozonas yra vadinamoji nešiklio jėga, tokia pati kaip fotonai, kurie yra nešėjai elektromagnetinis laukas Visata. Fotonai tam tikra prasme yra vietinis jo sužadinimas, kaip ir Higso bozonas yra vietinis jo lauko sužadinimas. Fizikų tikėtinų savybių turinčios dalelės egzistavimo įrodymas iš tikrųjų buvo tolygus tiesioginiam lauko egzistavimo įrodymui.

Eksperimentuokite

Daugelį metų trukęs planavimas leido dideliam hadronų greitintuvui (LHC) tapti eksperimentu, kurio pakaktų galimai paneigti Higso bozono teoriją. 27 km ilgio itin galingų elektromagnetų žiedas gali pagreitinti įkrautas daleles iki reikšmingų dalių, sukeldamas pakankamos jėgos susidūrimus, kad jos būtų atskirtos į komponentus, taip pat deformuoti erdvę aplink smūgio tašką. Remiantis skaičiavimais, susidūrimo energijos pakanka aukšto lygio galite įkrauti bozoną, kad jis suirtų ir tai būtų galima pastebėti. Ši energija buvo tokia didelė, kad kai kurie net panikavo ir prognozavo pasaulio pabaiga ir kitų vaizduotė nuėjo taip toli, kad Higso bozono atradimas buvo apibūdintas kaip žvilgsnis į alternatyvią dimensiją.

Galutinis patvirtinimas

Atrodė, kad pradiniai stebėjimai iš tikrųjų paneigė prognozes ir nebuvo galima rasti jokių dalelės ženklų. Kai kurie mokslininkai, dalyvavę kampanijoje išleisti milijardus dolerių, netgi pasirodė per televiziją ir nuolankiai pareiškė, kad mokslinė teorija lygiai taip pat svarbu, kaip ir jo patvirtinimas. Tačiau po kurio laiko matavimai pradėjo derėti prie bendro vaizdo, o 2013 m. kovo 14 d. CERN oficialiai paskelbė patvirtinantis dalelės egzistavimą. Yra įrodymų, kad egzistuoja keli bozonai, tačiau šią idėją reikia toliau tirti.

Praėjus dvejiems metams po to, kai CERN paskelbė apie dalelės atradimą, Didžiajame hadronų greitintuve dirbantys mokslininkai sugebėjo tai patvirtinti. Viena vertus, tai buvo didžiulė mokslo pergalė, tačiau, kita vertus, daugelis mokslininkų buvo nusivylę. Jei kas tikėjosi, kad Higgso bozonas bus ta dalelė, kuri nuves į keistus ir nuostabius regionus už standartinio modelio ribų – supersimetriją, tamsiąją medžiagą, tamsioji energija, – tada, deja, pasirodė, kad taip nėra.

Nature Physics paskelbtas tyrimas patvirtino skilimą į fermionus. numato, kad paprastai Higso bozonas yra dalelė, suteikianti fermionams jų masę. Koliderio CMS detektorius galiausiai patvirtino jų skilimą į fermionus – pūkinius kvarkus ir tau leptonus.

Higso bozonas paprastais žodžiais: kas tai?

Šis tyrimas galutinai patvirtino, kad tai yra Higso bozonas, numatytas pagal standartinį fizikos modelį elementariosios dalelės. Jis yra 125 GeV masės energijos srityje, neturi sukimosi ir gali suirti į daug lengvesnių elementų – fotonų poras, fermionus ir kt. Dėl to galime drąsiai teigti, kad Higso bozonas, paprastai tariant, yra dalelė, suteikianti viskam masę.

Standartinis naujai atrasto elemento elgesys nuvylė. Jei jo irimas būtų nors kiek kitoks, jis būtų kitaip susijęs su fermionais ir atsirastų naujos tyrimų kryptys. Kita vertus, tai reiškia, kad mes nepažengėme nė žingsnio toliau nei standartinis modelis, kuriame neatsižvelgiama į gravitaciją, tamsiąją energiją, tamsioji medžiaga ir kitus keistus tikrovės reiškinius.

Dabar galime tik spėlioti, kas juos sukėlė. Populiariausia teorija yra supersimetrija, kuri teigia, kad kiekviena standartinio modelio dalelė turi neįtikėtinai sunkų superpartnerį (taigi sudaro 23% Visatos – tamsiosios medžiagos). Patobulinus greitintuvą, kad jo susidūrimo energija padvigubėtų iki 13 TeV, greičiausiai bus galima aptikti šias superdaleles. Priešingu atveju supersimetrijai teks palaukti, kol bus sukurtas galingesnis LHC įpėdinis.

Ateities perspektyvos

Taigi, kokia bus fizika po Higso bozono? LHC neseniai buvo atidarytas su dideliais patobulinimais ir gali matyti viską nuo antimedžiagos iki tamsiosios energijos. Manoma, kad jis sąveikauja su normaliu vien tik per gravitaciją ir kurdamas masę, o Higgso bozono reikšmė yra labai svarbi norint tiksliai suprasti, kaip tai vyksta. Pagrindinis Standartinio modelio trūkumas yra tas, kad jis negali paaiškinti gravitacijos poveikio – tokį modelį būtų galima pavadinti Didžiuoju modeliu vieninga teorija, - ir kai kurie mano, kad Higso dalelė ir laukas gali būti tiltas, kurį fizikai taip trokšta rasti.

Higso bozono egzistavimas buvo patvirtintas, tačiau iki galo jo supratimas dar labai toli. Ar būsimi eksperimentai paneigs supersimetriją ir jos skilimo į tamsiąją medžiagą idėją? O gal jie patvirtins kiekvieną smulkmeną standartinio modelio prognozėse apie Higgso bozono savybes, ir ši tyrimų sritis bus baigta amžiams?

Visi prisimena ažiotažą, susijusį su Higso bozono atradimu 2012 m. Visi prisimena, bet daugelis iki šiol iki galo nesupranta, kokia tai buvo šventė? Mes nusprendėme tai išsiaiškinti, apsišviesti ir tuo pačiu pakalbėti apie tai, kas yra Higso bozonas paprastais žodžiais!

Standartinis modelis ir Higso bozonas

Pradėkime nuo pat pradžių. Dalelės skirstomos į bozonai Ir fermionai. Bozonai yra dalelės, turinčios sveikų skaičių sukimąsi. Fermionai – su pusiau sveikuoju skaičiumi.

Higso bozonas yra elementarioji dalelė, kuri teoriškai buvo prognozuota dar 1964 m. Elementarus bozonas, atsirandantis dėl spontaniško elektrosilpnos simetrijos lūžimo mechanizmo.

Ar aišku? Neblogai. Kad būtų aiškiau, turime pasikalbėti apie Standartinis modelis.

Standartinis modelis– vienas iš pagrindinių modernūs modeliai pasaulio aprašymai. Jame aprašoma elementariųjų dalelių sąveika. Kaip žinome, pasaulyje yra 4 esminės sąveikos: gravitacinis, stiprus, silpnas ir elektromagnetinis. Mes iš karto neatsižvelgiame į gravitaciją, nes jis yra kitokio pobūdžio ir nėra įtrauktas į modelį. Tačiau stiprioji, silpnoji ir elektromagnetinė sąveika aprašyta standartinio modelio rėmuose. Be to, pagal šią teoriją materija susideda iš 12 pagrindinių elementariųjų dalelių - fermionai. Bozonai Jie taip pat yra sąveikos nešėjai. Galite kreiptis tiesiogiai mūsų svetainėje.

Taigi iš visų standartiniame modelyje numatytų dalelių ta, kuri liko neaptikta eksperimentiškai, buvo ta Higso bozonas. Pagal standartinį modelį šis bozonas, būdamas Higso lauko kvantas, yra atsakingas už tai, kad elementariosios dalelės turi masę. Įsivaizduokime, kad dalelės yra biliardo kamuoliukai, padėti ant staltiesės. IN šiuo atveju audinys yra Higso laukas, suteikiantis dalelių masę.

Kaip buvo ieškoma Higso bozono?

Neįmanoma tiksliai atsakyti į klausimą, kada buvo atrastas Higso bozonas. Juk teoriškai jis buvo numatytas 1964 m., o jo egzistavimas eksperimentiškai patvirtintas tik 2012 m. Ir visą tą laiką jie ieškojo nepagaunamo bozono! Jie ilgai ir sunkiai ieškojo. Prieš LHC CERN veikė kitas greitintuvas – elektronų-pozitronų greitintuvas. Ilinojaus valstijoje taip pat buvo „Tevatron“, tačiau jo galios neužteko užduočiai atlikti, nors eksperimentai, žinoma, davė tam tikrų rezultatų.

Faktas yra tas, kad Higgso bozonas yra sunki dalelė, ir ją labai sunku aptikti. Eksperimento esmė paprasta, rezultatų įgyvendinimas ir interpretavimas – sudėtingas. Du protonai paimami beveik šviesos greičiu ir susiduria kaktomuša. Protonai, susidedantys iš kvarkų ir antikvarkų, iš š galingas susidūrimas suyra ir atsiranda daug antrinių dalelių. Būtent tarp jų buvo ieškoma Higso bozono.

Problema ta, kad šio bozono egzistavimą galima patvirtinti tik netiesiogiai. Laikotarpis, per kurį Higso bozonas egzistuoja, yra labai mažas, kaip ir atstumas tarp išnykimo ir atsiradimo taškų. Tokio laiko ir atstumo tiesiogiai išmatuoti neįmanoma. Tačiau Higgsas neišnyksta be pėdsakų ir jį galima apskaičiuoti pagal „skilimo produktus“.

Nors tokia paieška labai panaši į adatos ieškojimą šieno kupetoje. Ir net ne viename, o visame šieno kupetų lauke. Faktas yra tas, kad Higso bozonas su skirtingomis tikimybėmis skyla į skirtingus dalelių „rinkinius“. Tai gali būti kvarko ir antikvarko pora, W bozonai arba masyviausi leptonai, tau dalelės. Kai kuriais atvejais šiuos skilimus labai sunku atskirti nuo kitų dalelių, ne tik Higso, skilimo. Kituose atveju detektoriai jo negali patikimai įrašyti. Nors LHC detektoriai yra tiksliausi ir galingiausi žmonių pagaminti matavimo prietaisai, jie negali išmatuoti visko. Higso transformaciją į keturis leptonus geriausiai aptinka detektoriai. Tačiau šio įvykio tikimybė labai maža – tik 0,013%.

Tačiau per šešis mėnesius trukusių eksperimentų, kai greitintuve per vieną sekundę įvyksta šimtai milijonų protonų susidūrimų, buvo nustatyti net 5 tokie keturių leptonų atvejai. Be to, jie buvo įrašyti dviem skirtingais milžiniškais detektoriais: ATLAS ir CMS. Remiantis nepriklausomu skaičiavimu, naudojant vieno ir kito detektoriaus duomenis, dalelių masė buvo maždaug 125 GeV, o tai atitinka teorinę Higgso bozono prognozę.

Norint visiškai ir tiksliai patvirtinti, kad aptikta dalelė buvo būtent Higso bozonas, reikėjo atlikti daug daugiau eksperimentų. Ir nepaisant to, kad Higso bozonas jau buvo atrastas, eksperimentai daugeliu atvejų skiriasi nuo teorijos, todėl Standartinis modelis, daugelio mokslininkų nuomone, greičiausiai yra pažangesnės teorijos dalis, kuri dar turi būti atrasta.

Higso bozono atradimas neabejotinai yra vienas didžiausių XXI amžiaus atradimų. Jo atradimas yra didžiulis žingsnis siekiant suprasti pasaulio sandarą. Jei ne jis, visos dalelės būtų bemasės, kaip fotonai, ir nieko, iš ko susideda mūsų, nebūtų. materialią visatą. Higso bozonas yra žingsnis siekiant suprasti, kaip veikia visata. Higgso bozonas netgi buvo vadinamas dievo dalele arba prakeikta dalele. Tačiau patys mokslininkai mieliau tai vadina šampano butelio bozonu. Juk tokį įvykį kaip Higso bozono atradimas galima švęsti ne vienerius metus.

Bičiuliai, šiandien susimąstėme dėl Higso bozono. O jei jau pavargote pūsti savo mintis begalinėmis rutinomis ar slegiančiomis studijų užduotimis, kreipkitės į . Kaip visada, mes padėsime greitai ir efektyviai išspręsti bet kokią problemą.

Galime lažintis nemaža suma, kad dauguma iš jūsų (įskaitant mokslu besidominčius žmones) nelabai gerai įsivaizduoja, ką fizikai rado prie didžiojo hadronų greitintuvo, kodėl taip ilgai jo ieškojo ir kas bus toliau. .

Štai kodėl novelė apie tai, kas yra Higso bozonas.

Reikia pradėti nuo to, kad žmonės paprastai labai prastai mintyse įsivaizduoja, kas vyksta mikrokosmose, elementariųjų dalelių mastu.

Pavyzdžiui, daugelis mokyklinių žmonių įsivaizduoja, kad elektronai yra maži geltoni rutuliukai, kaip mini planetos, besisukantys aplink atomo branduolį, arba atrodo kaip avietė, sudaryta iš raudonų ir mėlynų protonų-neutronų. Tie, kurie yra šiek tiek susipažinę su kvantinė mechanika pagal populiarias knygas, jos reprezentuoja elementarias daleles neryškių debesų pavidalu. Kai mums sakoma, kad bet kuri elementarioji dalelė taip pat yra banga, įsivaizduojame bangas jūroje (arba vandenyne): trimatės terpės paviršių, kuris periodiškai svyruoja. Jei mums sakoma, kad dalelė yra įvykis tam tikrame lauke, įsivaizduojame lauką (kažkas dūzgia tuštumoje, pavyzdžiui, transformatoriaus dėžė).

Visa tai yra labai blogai. Žodžiai „dalelė“, „laukas“ ir „banga“ itin prastai atspindi tikrovę, jų neįmanoma įsivaizduoti. Kad ir kuri vizualinis vaizdas kad ir kas jums šaus į galvą, tai bus neteisinga ir trukdys suprasti. Elementariosios dalelės nėra tai, ką iš principo galima pamatyti ar „paliesti“, o mes, beždžionių palikuonys, esame sukurti įsivaizduoti tik tokius dalykus. Netiesa, kad elektronas (arba fotonas, arba Higso bozonas) „yra ir dalelė, ir banga“; tai kažkas trečio, kuriam mūsų kalboje žodžių niekada nebuvo (kaip nereikalingas). Mes (ta prasme, žmonija) žinome, kaip jie elgiasi, galime atlikti kai kuriuos skaičiavimus, surengti eksperimentus su jais, bet negalime pasirinkti jiems gero. psichinis vaizdas, nes dalykų, net apytikriai panašių į elementarias daleles, mūsų masteliu visai nebūna.

Profesionalūs fizikai net nesistengia vizualiai (ar kaip nors kitaip žmogaus jausmus) įsivaizduokite, kas vyksta mikrokosmose; Tai blogas būdas, tai niekur neveda. Jie pamažu ugdo tam tikrą intuiciją apie tai, kokie objektai ten gyvena ir kas su jais atsitiks, jei jie darys tą ir aną, tačiau vargu ar neprofesionalas sugebės ją atkartoti.

Taigi, tikiuosi, daugiau negalvosite apie mažus kamuoliukus. Dabar apie tai, ko jie ieškojo ir rado dideliame hadronų greitintuve.

Visuotinai priimta teorija, kaip pasaulis veikia mažiausiomis mastelėmis, vadinama standartiniu modeliu. Anot jos, mūsų pasaulis veikia taip. Jis turi keletą pagrindinių skirtingų tipų medžiagos, kurios įvairiais būdais bendrauti tarpusavyje. Kartais patogu kalbėti apie tokias sąveikas kaip apsikeitimas tam tikrais „objektais“, kuriems galima išmatuoti greitį, masę, juos pagreitinti ar stumti vienas prieš kitą ir pan. Kai kuriais atvejais patogu juos vadinti (ir galvoti apie juos) kaip nešiklio daleles. Modelyje yra 12 rūšių tokių dalelių. Primenu, kad viskas, apie ką dabar rašau, vis dar yra netikslu ir profanacija; bet, tikiuosi, vis tiek daug mažiau nei dauguma žiniasklaidos pranešimų. (Pavyzdžiui, liepos 4 d. „Maskvos aidas“ išsiskyrė fraze „5 taškai sigmos skalėje“; žinantieji tai įvertins).

Vienaip ar kitaip, 11 iš 12 standartinio modelio dalelių jau buvo pastebėtos anksčiau. 12-asis yra bozonas, atitinkantis Higso lauką – tai suteikia daugeliui kitų dalelių masę. Labai gera (bet, žinoma, ir neteisinga) analogija, kurią sugalvojau ne aš: įsivaizduokite tobulai lygų biliardo stalą, ant kurio yra biliardo kamuoliukai – elementarios dalelės. Jie lengvai skrenda skirtingos pusės ir judėti bet kur be trukdžių. Dabar įsivaizduokite, kad stalas yra padengtas kažkokia lipnia mase, kuri trukdo dalelėms judėti: tai yra Higso laukas, o dalelės prilimpa prie tokios dangos yra jos masė. Higgso laukas niekaip nesąveikauja su kai kuriomis dalelėmis, pavyzdžiui, su fotonais, o jų masė atitinkamai lygi nuliui; Galima įsivaizduoti, kad fotonai yra tarsi ritulys oro ritulyje, o danga visiškai nepastebima.

Visa ši analogija yra neteisinga, pavyzdžiui, nes masė, skirtingai nei mūsų lipni danga, neleidžia dalelei judėti, bet greitėti, tačiau tai suteikia tam tikrą supratimo iliuziją.

Higso bozonas yra dalelė, atitinkanti šį „lipnų lauką“. Įsivaizduokite, kad labai stipriai atsitrenkėte į biliardo stalą, sugadinsite veltinį ir jį sutraiškysite. mažas kiekis lipnią masę į sulankstomą burbuliuką, kuris labai greitai pasklis atgal. Štai viskas.

Tiesą sakant, būtent taip visus tuos metus darė Didysis hadronų greitintuvas, ir maždaug taip atrodė Higso bozono gavimo procesas: mes iš visų jėgų atsitrenkiame į stalą, kol pats audinys pradeda transformuotis iš labai statinis, kietas ir lipnus paviršius į kažką įdomesnio (arba kol atsitiks kažkas dar nuostabesnio, nenumatyta teorijos). Štai kodėl LHC yra toks didelis ir galingas: jie jau bandė atsitrenkti į stalą su mažiau energijos, bet nesėkmingai.

Dabar apie liūdnai pagarsėjusią 5 sigmą. Minėto proceso problema yra ta, kad galime tik belstis ir tikėtis, kad kažkas iš to išeis; Nėra garantuoto recepto Higso bozonui gauti. Dar blogiau, kai jis pagaliau gimsta į pasaulį, turime turėti laiko jį užregistruoti (natūralu, kad jo pamatyti neįmanoma, o jis tik egzistuoja nereikšminga dalis sekundės). Kad ir kokį detektorių naudotume, galime pasakyti tik tiek, kad galbūt pastebėjome kažką panašaus.

Dabar įsivaizduokite, kad turime ypatingą kauliukai; jis atsitiktinai patenka į vieną iš šešių veidų, bet jei Higso bozonas yra šalia jo tuo metu, tada šeši niekada neiškris. Tai tipiškas detektorius. Jei mes vieną kartą messime kauliuką ir tuo pačiu metu iš visų jėgų atsitrenksime į stalą, tai joks rezultatas mums nieko nepasakys: ar jis gavosi kaip 4? Gana tikėtinas įvykis. Ar metei 6? Galbūt mes tiesiog šiek tiek atsitrenkėme į stalą netinkamu momentu, o bozonas, nors ir egzistavo, nespėjo gimti tinkamas momentas, arba atvirkščiai, pavyko subyrėti.

Tačiau šį eksperimentą galime atlikti kelis kartus ir net daug kartų! Puiku, išmeskime kauliuką 60 000 000 kartų. Tarkime, kad šeši išėjo „tik“ 9 500 000 kartų, o ne 10 000 000; ar tai reiškia, kad karts nuo karto pasirodo bozonas, ar tai tik priimtinas sutapimas – mes netikime, kad kauliukas turėtų baigtis kaip šeši sklandžiai 10 milijonų kartų iš 60?

Na va. Tokių dalykų negalima įvertinti iš akies, reikia atsižvelgti į tai, koks yra nuokrypis ir kaip jis susijęs su galimomis avarijomis. Kuo didesnis nuokrypis, tuo mažesnė tikimybė, kad kaulas buvo tiesiog taip padėtas netyčia, ir tuo daugiau labiau tikėtina tai, kad kartas nuo karto (ne visada) iškildavo nauja elementarioji dalelė, neleidžianti jai susidaryti šešetui. Nukrypimą nuo vidurkio patogu išreikšti „sigmomis“. „Viena sigma“ yra nukrypimo lygis, kurio „labiausiai tikimasi“ (jo specifinę reikšmę Jį gali apskaičiuoti bet kuris Fizikos ar matematikos fakulteto trečiakursis). Jei eksperimentų yra gana daug, tai 5 sigmų nuokrypis yra tas lygis, kai nuomonė „atsitiktinumas mažai tikėtinas“ virsta absoliučiai tvirtu pasitikėjimu.

Fizikai liepos 4 d. paskelbė apie maždaug tokio lygio nuokrypių pasiekimą dviejuose skirtinguose detektoriuose. Abu detektoriai elgėsi labai panašiai, kaip elgtųsi, jei dalelė, susidariusi stipriai atsitrenkus į stalą, iš tikrųjų būtų Higso bozonas; Griežtai kalbant, tai nereiškia, kad tai jis, kuris yra priešais mus, turime išmatuoti visokias kitas jo charakteristikas visokiais kitais detektoriais. Tačiau abejonių liko nedaug.

Galiausiai apie tai, kas mūsų laukia ateityje. Ar buvo atrasta „nauja fizika“ ir padarytas proveržis, padėsiantis sukurti hipererdvinius variklius ir absoliutų kurą? Ne; ir netgi atvirkščiai: paaiškėjo, kad toje fizikos dalyje, kuri tiria elementarias daleles, stebuklai nevyksta, o gamta yra sukonstruota beveik taip, kaip fizikai manė visą laiką (na arba beveik taip). Net šiek tiek liūdna.

Situaciją apsunkina tai, kad visiškai užtikrintai žinome, kad iš principo ji negali būti struktūrizuota tiksliai taip. Standartinis modelis yra grynai matematiškai nesuderinamas su bendroji teorija Einšteino reliatyvumas, abu tiesiog negali būti teisingi tuo pačiu metu.

O kur dabar kasti – dar nelabai aišku (ne taip, kad minčių visai nėra, greičiau atvirkščiai: per daug įvairių teorinių galimybių, o būdų jas išbandyti – kur kas mažiau). Na, gal kažkam ir aišku, bet man tikrai ne. Šiame poste jau seniai peržengiau savo kompetenciją. Jei kur nors blogai melavau, pataisykite mane.

Šiuolaikinė elementariųjų dalelių teorija remiasi tam tikra simetrija tarp elektromagnetinės ir silpnosios sąveikos – elektrosilpna simetrija. Manoma, kad ši simetrija buvo ankstyvoji visata ir dėl to dalelės iš pradžių buvo bemasės, bet kažkurioje stadijoje spontaniškai suskilo, dalelės įgavo masę. Dalelių teorijoje jis buvo išrastas šiam silpnos elektros simetrijos pažeidimui Higso mechanizmas. Štai ką LHC turės ištirti.

Norėdami tai padaryti, eksperimentą reikės atidaryti Higso bozonas- Higso mechanizmo dalelių aidas. Jei šis bozonas bus rastas ir ištirtas, fizikai sužinos, kaip įvyko simetrijos lūžis, ir netgi gali sukurti naują, gilesnę mūsų pasaulio teoriją. Jei šio bozono nerasta (jokia forma!), reikės rimtai peržiūrėti elementariųjų dalelių standartinį modelį, nes jis negali veikti be Higgso mechanizmo.

Visi iki šiol atlikti eksperimentai negalėjo susidoroti su šia užduotimi dėl nepakankamo didelė energija dalelių. Tikimasi, kad LHC greitintuvas su rekordine protonų energija pateiks atsakymus į visus pagrindinius klausimus.

Šiek tiek detaliau

Šiuolaikinė elementariųjų dalelių teorija – standartinis modelis – rūpinasi ne tiek pagrindinių dalelių sąrašu, kiek jų sąveikos aprašymu. Jis pagrįstas idėja, kad dvi iš pažiūros skirtingos sąveikos, tokios kaip elektromagnetinė ir silpnoji, iš tikrųjų yra dvi „tos pačios monetos“ pusės. elektrosilpna sąveika.

Šios teorijos rėmuose paaiškėja, kad kada aukšta temperatūra tarp silpnųjų ir elektromagnetinės sąveikos yra simetrija. Tačiau elektrosilpna simetrija įmanoma tik tada, kai pagrindinės dalelės yra bemasės, ir iš patirties žinome, kad mūsų pasaulyje šios dalelės yra masyvios. Tai reiškia, kad simetrija turi būti pažeista. Higso mechanizmas būtent tai ir yra varomoji jėga, kuris pažeidžia šią simetriją. Galima sakyti, kad pagrindinė užduotis Higso mechanizmas – kad dalelės būtų masyvios.

Būna taip. Kvantinėje teorijoje visos dalelės yra ne „kietieji rutuliai“, o kvantai, vibruojantys lauko „gabalėliai“. Elektronai yra vibracijos elektroninis laukas, fotonai - elektromagnetinio lauko svyravimai ir tt Kiekvienas laukas turi būseną su mažiausia energija – ji vadinama šio lauko „vakuumu“. Paprastoms dalelėms vakuumas yra tada, kai dalelių nėra, tai yra, kai jų laukas visur lygus nuliui. Jei yra dalelių (tai yra, laukas ne visur lygus nuliui), tada šios lauko būsenos energija yra didesnė nei vakuumo.

O Higso laukas struktūrizuotas ypatingai – jame yra vakuumas ne nulis. Kitaip tariant, būsena su mažiausia Higso lauko energija yra tada, kai visa erdvė yra persmelkta tam tikro stiprumo Higso lauko, prieš kurį juda kitos dalelės. Higso lauko svyravimai, palyginti su šiuo „vakuuminiu vidurkiu“, yra Higso bozonai, Higso lauko kvantai.

Visur esantis foninis Higso laukas veikia dalelių judėjimą griežtai apibrėžtu būdu – tai apsunkina pagreitis dalelių, bet joms netrukdo vienodas judėjimas. Veikiamos dalelės tampa inertiškesnės išorinės jėgos jie pradeda judėti šiek tiek nenoriai – kitaip tariant, jie pradeda judėti svorio. Ši masė yra didesnė, tuo stipriau jie „prilimpa“ prie Higso lauko. Tačiau kai kurios dalelės, pavyzdžiui, fotonai, tiesiogiai neprisiriša prie Higso lauko ir lieka bemasės.

Yra daug bandymų paaiškinti Higso mechanizmo esmę ant pirštų, paprasčiausiais žodžiais. Kai kurie iš jų pateikiami puslapyje Higgso mechanizmas pagal analogijas.

Higso bozonai taip pat yra masyvūs, nes Higso laukas sąveikauja su savimi. Išskirtinis bruožas Higso bozonai – jie sąveikauja su skirtingos dalelės proporcingas jų masei – juk Higso vakuuminis vidurkis ir Higso bozonas yra dvi to paties Higso lauko apraiškos. Ši Higso bozonų savybė yra labai svarbi jų paieškai LHC.

Ar viskas žinoma apie Higgso mechanizmą?

Visai ne! Be to, apie jį žinoma labai, labai mažai.

Faktas yra tas, kad beveik visiems eksperimentiniams duomenims, kurių pagrindu „išaugo“ standartinis modelis, reikia tik pats faktas simetrijos pažeidimai, bet beveik nieko nesako apie jo mechanizmą. Todėl dabar problema yra ne ta, kad fizikai nežino, kaip paaiškinti elektrosilpnos simetrijos pažeidimą, o tai, kad jie jau sugalvojo daug variantušis pažeidimas.

Kai kurie iš jų yra labai paprasti - kaip ir standartiniame modelyje, kiti yra paprastos koncepcijos, bet šiek tiek sudėtingesni vykdymo (pavyzdžiui, modeliuose su keliais Higgso bozonais), o kai kurie remiasi iš esmės naujomis idėjomis, tokiomis kaip supersimetrija, daugiamatės erdvės arba naujo tipo sąveikos. Visos šios parinktys kartu vadinamos " ne minimalūs Higso mechanizmai“ Kuris bus arčiau realybės, paaiškės po kelerių LHC veiklos metų.

Ar įmanoma apsieiti be Higso mechanizmo?

Iš principo – taip, bet tuomet neišvengiamai atsiras kur kas egzotiškesnė teorija nei Standartinis modelis su įprastu Higgso mechanizmu.

Čia reikia suprasti loginę grandinę. Jei sutiksime su elektros silpnosios simetrijos idėja, tada ši simetrija turi būti kažkaip pažeista. Higso mechanizmas yra natūraliausias ir minimaliausias tokio pažeidimo būdas. Yra bandymų sukurti mechanizmą be Higso, tačiau jie visi yra labai egzotiški ir reikalauja naujų dalelių, sąveikų ar net erdvinių koordinačių įvedimo. Žinoma, būtų labai įdomu, jei mūsų pasaulyje bus realizuotas būtent toks modelis, tačiau modelių konstravimo požiūriu tai yra daug sudėtingesnės ir mažiau natūralios teorijos nei Higgso mechanizmas.

Jei nepriimsime elektros silpnosios simetrijos idėjos, Higso mechanizmas nebereikalingas, bet tada reikės sukurti kitokią silpnosios sąveikos teoriją, kuri paaiškintų visas pastebėtas dalelių savybes. Leiskite jums priminti, kad standartinis modelis ne tik puikiai susidoroja su tuo, bet būtent jo pagrindu W ir Z bozonų savybės lemia silpna sąveika. Kol kas nėra kitos teorijos, kuri galėtų pakeisti standartinį modelį.

Ar Higso mechanizmas atsako į visus klausimus?

Vėlgi, ne. Higgso mechanizmas nepaaiškina visko, jis tik užbaigia standartinį modelį, todėl tai yra teorija, tinkama skaičiuoti, kai energija yra daug mažesnė nei 1 TeV.

Todėl, bandant ekstrapoliuoti standartinį modelį į labai dideles energijas, kyla problemų. Pabrėžkime, kad tai ne paties Higso mechanizmo, o viso standartinio modelio problemos. Jie atspindi faktą, kad SM nėra baigtas ir yra tik „apytikslė“ teorija, kuri gerai veikia tik esant žemai energijai.

Esant didelėms energijoms, vietoj Standartinio modelio turėtų veikti kokia nors nauja, gilesnė ir dar nesukonstruota teorija, kurioje šios problemos bus (iš dalies?) išspręstos. Kokia tai teorija, tiksliai nežinoma, tačiau jau yra daug pokyčių. Todėl pagrindinis LHC uždavinys – pabandyti bent žvilgtelėti į šios teorijos apraiškas, kad suprastume, kur toliau judėti. Dauguma fizikų įsitikinę, kad tai galima pasiekti tiriant Higso mechanizmą.

Daugiau skaitymo:

• Pagrindinės informacijos apie Higso mechanizmą galima rasti L. B. Okun knygoje “ Dalelių fizika"(žodžių ir paveikslėlių lygiu) ir " Leptonai ir kvarkai"(rimtu, bet prieinamu lygiu).
• S. Dawson. Įvadas į Electroweak Symmetry Breaking // hep-ph/9901280 - 83 puslapių paskaitos apie Higso mechanizmą ir Higso bozono savybes standartiniame modelyje ir supersimetrinėse teorijose.
• C. Quigg. Spontaniškas simetrijos lūžis kaip dalelių masės pagrindas // Rep. Prog. Fizik. 70 1019–1053 (2007); straipsnis yra laisvai prieinamas.

Mes, Quantuz komanda, (bandome prisijungti prie GT bendruomenės) siūlome išversti particleadventure.org svetainės skiltį, skirtą Higgso bozonui. IN šis tekstas neįtraukėme neinformatyvių nuotraukų ( pilna versijažiūrėti originalą). Medžiaga bus įdomi visiems besidomintiems naujausi pasiekimai taikomoji fizika.

Higso bozono vaidmuo

1964 metų teorija

Nepriklausomai, kiti fizikai sukūrė fundamentaliųjų dalelių teoriją, galiausiai pavadintą Standartiniu modeliu, kuri užtikrino fenomenalų tikslumą (kai kurių standartinio modelio dalių eksperimentinis tikslumas siekia 1 iš 10 mlrd. Tai prilygsta atstumo tarp Niujorko ir Sano numatymui. Francisco maždaug 0,4 mm tikslumu). Paaiškėjo, kad šios pastangos buvo glaudžiai tarpusavyje susijusios. Standartiniam modeliui reikėjo mechanizmo, kad dalelės įgytų masę. Lauko teoriją sukūrė Peter Higgs, Robert Brout, Francois Englert, Gerald Guralnickas, Carl Hagen ir Thomas Kibble.

Bozonas

Kokia yra bozono masė?

Atminkite, kad pagal E=mc 2, kuo didesnė dalelės masė, tuo daugiau energijos reikia jai sukurti.

Tuo metu, kai 2010 m. LHC pradėjo rinkti duomenis, eksperimentai su kitais greitintuvais parodė, kad Higso bozono masė turėtų būti didesnė nei 115 GeV/c2. Eksperimentų LHC metu buvo planuojama ieškoti bozono, kurio masės diapazonas yra 115-600 GeV/c2 arba net didesnis nei 1000 GeV/c2, įrodymų.

Kiekvienais metais buvo eksperimentiškai įmanoma išskirti bozonus su didesnėse masėse. 1990 metais buvo žinoma, kad reikiama masė turi būti didesnė nei 25 GeV/c2, o 2003 metais paaiškėjo, kad ji didesnė nei 115 GeV/c2

Susidūrimai prie didžiojo hadronų greitintuvo gali sukelti daug įdomių dalykų

« ...[sprogimo] liekanos šioje kosmoso dalyje nebuvo matyti nuo tada, kai Visata atvėso prieš 14 milijardų metų – gyvybės pavasaris yra trumpalaikis, vėl ir vėl visame pasaulyje. galimi variantai, tarsi Visata dalyvautų sava versija filmas "Groundhog Day"»

Vienas iš šių „likučių“ gali būti Higso bozonas. Jo masė turi būti labai didelė ir suyra per mažiau nei nanosekundę.

Skelbimas

Dešimt tūkstančių mylių nuo čia, kitoje planetos pusėje, prestižinėje vietoje tarptautinė konferencija dalelių fizikoje Melburne šimtai mokslininkų iš viso pasaulio gaublys susirinko pasiklausyti seminaro transliacijos iš Ženevos.

Tačiau pirmiausia pažvelkime į foną.

Fejerverkai liepos 4 d

Tikrai, kai buvo pateikti rezultatai, abu eksperimentus atlikę bendradarbiai pranešė, kad rado įrodymų, kad egzistuoja „į Higso bozoną panaši“ dalelė, kurios masė yra apie 125 GeV. Tai tikrai buvo dalelė, o jei tai ne Higso bozonas, tai labai kokybiška jo imitacija.

Įrodymai nebuvo neįtikinami, mokslininkai gavo penkių sigmų rezultatus, o tai reiškia, kad tikimybė, kad duomenys buvo tiesiog statistinė klaida, buvo mažesnė nei viena iš milijono.

Higso bozonas skyla į kitas daleles

Kiekvienas Higgso bozono skilimo režimas yra žinomas kaip „skilimo kanalas“ arba „skilimo režimas“. Nors bb režimas yra įprastas, daugelis kitų procesų gamina panašias daleles, todėl jei stebite bb skilimą, labai sunku atskirti, ar dalelės atsirado dėl Higso bozono, ar dėl ko nors kito. Sakome, kad bb skilimo režimas turi „platų foną“.

Geriausi skilimo kanalai ieškant Higso bozono yra dviejų fotonų ir dviejų Z bozonų kanalai.*

*(Techniškai 125 GeV Higso bozono masės skilimas į du Z bozonus neįmanomas, nes Z bozono masė yra 91 GeV, todėl poros masė yra 182 GeV, didesnė nei 125 GeV. Tačiau, tai, ką mes stebime, yra skilimas į Z-bozoną ir virtualų Z-bozoną (Z*), kurio masė yra daug mažesnė.)

Higso bozono skilimas iki Z + Z

Z + Z skilimo režimas buvo gana paprastas ATLAS ir CMS eksperimentams, kai abu Z bozonai nyko vienu iš dviejų režimų (Z → e+ e- arba Z → µ+ µ-). Paveiksle parodyti keturi stebimi Higso bozono skilimo būdai:

Galutinis rezultatas yra toks, kad kartais stebėtojas matys (be kai kurių nesurištų dalelių) keturis miuonus arba keturis elektronus, arba du miuonus ir du elektronus.

Kaip atrodytų Higso bozonas ATLAS detektoriuje

Įvykio su galimu Higso bozono skilimu pavyzdys kaip gražią animaciją apie dviejų protonų susidūrimą dideliame hadronų greitintuve, galite pamatyti šaltinio svetainėje šioje nuorodoje.

Tokiu atveju gali susidaryti Higso bozonas, kuris iš karto suyra į du Z bozonus, kurie savo ruožtu iš karto suyra (paliekant du miuonus ir du elektronus).

Mechanizmas, suteikiantis dalelėms masę

Įsivaizduokite erdvę, užpildytą Higso lauku, tarsi fizikų vakarėlį, ramiai tarpusavyje bendraujantį su kokteiliais...
Vienu metu įeina Peteris Higgsas ir sukuria jaudulį judėdamas per kambarį, kiekvienu žingsniu pritraukdamas būrį gerbėjų...

Prieš įeidamas į kambarį, profesorius Higgsas galėjo laisvai judėti. Tačiau įėjus į kambarį pilna fizikų jo greitis sumažėjo. Grupė gerbėjų sulėtino jo judėjimą per kambarį; kitaip tariant, jis įgijo masę. Tai yra analogiška bemasei dalelei, kuri įgyja masę sąveikaudama su Higso lauku.

Bet viskas, ko jis norėjo, buvo patekti į barą!

(Analogijos idėja priklauso prof. Davidui J. Milleriui iš Londono universiteto koledžo, kuris laimėjo prizą už prieinamą Higso bozono paaiškinimą – © CERN)

Kaip Higso bozonas gauna savo masę?

Higso bozono masės radimas

Jei nusprendėte surinkti dviratį ir norite sužinoti jo masę, turėtumėte susumuoti dviračio dalių mases: dviejų ratų, rėmo, vairo, balno ir kt.

Bet jei norite apskaičiuoti Higgso bozono masę iš dalelių, į kurias jis suskilo, negalite tiesiog sudėti masių. Kodėl gi ne?

Higso bozono skilimo dalelių masių pridėjimas neveikia, nes šios dalelės turi didžiulę kinetinę energiją, palyginti su likusia energija (atminkite, kad dalelės ramybės būsenoje E = mc 2). Taip atsitinka dėl to, kad Higso bozono masė yra daug didesnė už galutinių jo skilimo produktų masę, todėl likusi energija kažkur nukeliauja, būtent į dalelių, atsirandančių po skilimo, kinetinę energiją. Reliatyvumas liepia mums naudoti žemiau pateiktą lygtį, kad apskaičiuotume „nekaituojančią masę“ dalelių aibės po skilimo, kuri suteiks mums „pagrindinio“, Higgso bozono, masę:

E 2 =p 2 c 2 + m 2 c 4

Higso bozono masės nustatymas iš jo skilimo produktų

Kai kalbame apie skilimą, pavyzdžiui, H → Z + Z* → e+ + e- + µ+ + µ-, tada keturi galimi deriniai, parodyta aukščiau, gali atsirasti ir dėl Higso bozono irimo, ir dėl foninių procesų, todėl turime pažvelgti į šių derinių keturių dalelių bendros masės histogramą.

Masės histograma reiškia, kad mes stebime didžiulė sumaįvykius ir pažymėkite tų įvykių skaičių, kai gaunama galutinė nekintamoji masė. Tai atrodo kaip histograma, nes kintamos masės reikšmės yra suskirstytos į stulpelius. Kiekvieno stulpelio aukštis rodo įvykių, kurių nekintamoji masė yra atitinkamame diapazone, skaičių.

Galime įsivaizduoti, kad tai yra Higso bozono irimo rezultatai, tačiau taip nėra.

Higso bozono duomenys iš fono

Mėlyna sritis (žr. animaciją) reiškia „signalo“ prognozę, kurioje keturių leptonų įvykių skaičius rodo Higgso bozono irimo rezultatą. Signalas dedamas fono viršuje, nes norint gauti bendrą numatomą įvykių skaičių, jūs tiesiog susumuojate visus galimus įvykių, kurie gali įvykti, pasekmes.

Juodi taškai rodo stebimų įvykių skaičių, o juodos linijos, einančios per taškus statistinis neapibrėžtumasšiuose skaičiuose. Duomenų padidėjimas (žr. kitą skaidrę) esant 125 GeV yra naujos 125 GeV dalelės (Higso bozono) ženklas.

Animacija apie Higso bozono duomenų evoliuciją, kai jis kaupiasi, yra pradinėje svetainėje.

Higso bozono signalas lėtai kyla virš fono.

Duomenys iš Higso bozono, skylančio į du fotonus

Tai Higso bozono skilimo į du fotonus nekintamos masės histograma. Kaip matote, fonas yra labai platus, palyginti su ankstesne diagrama. Taip atsitinka todėl, kad jų yra daug daugiau procesų gamina du fotonus nei procesai su keturiais leptonais.

Brūkšninė raudona linija rodo foną, o stora raudona linija rodo fono ir signalo sumą. Matome, kad duomenys gerai sutampa su nauja dalele apie 125 GeV.

Pirmųjų duomenų trūkumai

„Išsišakojimų santykis“ yra tiesiog tikimybė, kad dalelė suirs šis kanalas irimas. Šios proporcijos yra nuspėjamos standartiniu modeliu ir išmatuojamos pakartotinai stebint tų pačių dalelių skilimą.

Kita diagrama rodo geriausi išmatavimai išsišakojusias proporcijas, kurias galime padaryti nuo 2013 m. Kadangi tai yra standartinio modelio prognozuojamos proporcijos, tikimasi 1,0. Taškai yra dabartiniai matavimai. Akivaizdu, kad klaidų juostos (raudonos linijos) dažniausiai vis dar yra per didelės, kad būtų galima daryti rimtas išvadas. Šie segmentai sutrumpinami, kai gaunami nauji duomenys ir taškai gali pasislinkti.

Kaip žinoti, kad žmogus stebi kandidatą į Higgso bozoną? Yra unikalių parametrų, išskiriančių tokius įvykius.

Ar dalelė yra Higso bozonas?

Kitaip tariant, liepos 4 d. dalelė atrodė kaip antis, bet mums reikėjo įsitikinti, kad ji plaukia kaip antis ir kvatoja kaip antis.

Visi ATLAS ir CMS eksperimentų su didžiuoju hadronų greitintuvu (taip pat ir Tevatron greitintuvu Fermilab mieste) po 2012 m. liepos 4 d. rezultatai parodė puikų suderinimą su numatomomis šakų proporcijomis penkiems aukščiau aptartiems skilimo režimams ir sutampa su numatomu sukimu. (lygus nuliui) ir paritetas (lygus +1), kurie yra pagrindiniai kvantiniai skaičiai.

Šios parinktys turi svarbu nustatyti, ar naujoji dalelė tikrai yra Higso bozonas, ar kokia kita netikėta dalelė. Taigi visi turimi įrodymai rodo Higso bozoną iš standartinio modelio.

Kai kurie fizikai tai laikė nusivylimu! Jei naujoji dalelė yra Higso bozonas iš standartinio modelio, tada standartinis modelis iš esmės yra baigtas. Viskas, ką dabar galima padaryti, yra atlikti matavimus vis didesniu tikslumu to, kas jau buvo atrasta.

Tačiau jei paaiškės, kad naujoji dalelė yra kažkas, ko nenumatė standartinis modelis, tai atvers duris daugybei naujų teorijų ir idėjų, kurias reikia išbandyti. Netikėti rezultatai visada reikalauja naujų paaiškinimų ir pagalbos pastūmėti teorinė fizika pirmyn.

Iš kur Visatoje atsirado masė?

Protonai ir neutronai sudaryti iš trijų kvarkų, kurie savo masę įgyja sąveikaudami su Higso lauku.

BET... kvarkų masės prisideda apie 10 MeV, tai yra apie 1% protono ir neutrono masės. Taigi iš kur atsiranda likusi masė?

Pasirodo, protonų masė atsiranda dėl kinetinė energija jį sudarantys kvarkai. Kaip jūs, žinoma, žinote, masė ir energija yra susijusios lygybe E=mc 2.

Taigi tik nedidelė įprastos materijos masės dalis Visatoje priklauso Higso mechanizmui. Tačiau, kaip pamatysime kitame skyriuje, Visata būtų visiškai negyvenama be Higso masės ir nebūtų kam atrasti Higso mechanizmo!

Jei nebūtų Higso lauko?

Tai nėra taip akivaizdu.

Žinoma, niekas nesurištų elektronų atomuose. Jie praskris šviesos greičiu.

Tačiau kvarkai yra susiję stipri sąveika ir negali egzistuoti laisva forma. Kai kurie asocijuotos valstybės kvarkai galėjo būti išsaugoti, bet neaišku apie protonus ir neutronus.

Visa tai tikriausiai būtų panaši į branduolinę medžiagą. Ir galbūt visa tai žlugo dėl gravitacijos.

Faktas, dėl kurio esame tikri: Visata būtų šalta, tamsi ir negyva.
Taigi Higso bozonas gelbsti mus nuo šaltos, tamsios, negyvos visatos, kurioje nėra žmonių, kurie galėtų atrasti Higso bozoną.

Ar Higso bozonas yra standartinio modelio bozonas?

1. Nepaisant to, kad Higso bozonas yra iš standartinio modelio, yra nedidelių neatitikimų, rodančių egzistavimą nauja fizika(dabar nežinoma).
2. Yra daugiau nei vienas Higso bozonas, skirtingos masės. Tai taip pat rodo, kad bus naujų teorijų, kurias reikia ištirti.

Tik laikas ir nauji duomenys atskleis arba standartinio modelio ir jo bozono grynumą, arba naujas įdomias fizines teorijas.