Bozon Higgsa w prostym języku z wideo. Jaka jest masa bozonu?

Prawie pół wieku temu szkocki fizyk Peter Higgs wysunął hipotezę o istnieniu jakiejś subatomowej jednostki elementarnej, ostatniej z serii cząstek elementarnych, nazwanej na cześć bozonu Higgsa, naukowca.

Jak i dlaczego szukali bozonu

Cząsteczka przez długi czas nie opuszczała umysłów badaczy. Uważany za ostatnie ogniwo we współczesnej teorii cząstek elementarnych, miał pomóc w wyjaśnieniu obecności grawitacji i masy innych modeli elementarnych. Jednak masa bozonu Higgsa pozostaje tajemnicą, wymykającą się dokładnym obliczeniom, ale jest w przybliżeniu równa 26 gigaelektronowoltom lub 133 protonom.

Odkrycie cząstki było konieczne do uzasadnienia teorii istnienia pewnego pola Higgsa, które według założeń fizyków wypełnia całą przestrzeń we Wszechświecie, to właśnie w tym polu znajduje się i dzięki oddziaływaniu z nim wszystkie cząstki elementarne uzyskują masę lub pozostają w stanie nieważkości.

Tajemniczy bozon został odkryty przez naukowców z Europejskiego Centrum Badań Jądrowych 4 czerwca 2012 r. wewnątrz Zderzacza Hadronów po dziesięcioleciach intensywnych eksperymentów i poszukiwań. Warta ponad 6 miliardów dolarów instalacja została umieszczona w 27-kilometrowym tunelu pod ziemią i składa się z licznych pierścieni i boosterów.

Bozon Higgsa w prostych słowach: czysty jak dwa razy dwa

Przez 50 lat cząstce „efemerycznej" przywiązywano duże znaczenie. Jego znaczenie zostało określone jako tak znaczące, że według Higgsa bez uzasadnienia istnienia bozonu niemożliwe było prawidłowe i dokładne zinterpretowanie teorii wzajemnego oddziaływania innych cząstek elementarnych. Czym jest bozon Higgsa w prostych słowach? Twórca teorii skłonny był określić ją jako „boską cząstkę”, a Amerykanin i noblista Leon Lederman zgodził się z nim.

Istnieje kilka zderzaczy hadronów, ale to ten duży brał udział w eksperymentach Higgsa. Ta konfiguracja jest naprawdę wyjątkowa.

• tunel przechodzi pod Francją i Szwajcarią;
• głębokość podziemnego zderzacza waha się od 50 do 175 metrów;
• w projektowaniu wzięło udział ponad 10 tysięcy utalentowanych naukowców ze stu krajów, w tym z Rosji;
• długość najważniejszej części wynalazku – głównego pierścienia przyspieszającego wynosi 26258 metrów;
• projekt obejmuje 4 czujki dla głównego obciążenia i 3 dla pomocniczego;
• budowę rozpoczęto w 2001 r., ale pierwsze projekty powstały już w 1984 r., a ostateczne obliczenia i przygotowanie dokumentacji zajęły około 15 lat;
• jednym z głównych przyrządów – kalorymetrem elektromagnetycznym – jest ściana o wymiarach 6 na 7 metrów, złożona z 3300 bloków;
• Urządzenie ma swoją nazwę ze względu na zdolność przyspieszania hadronów – ciężkich cząstek kwarków.

Głównym celem budowy obiektu było potwierdzenie hipotezy i poszukiwanie bozonu, ale potrzebne jest też badanie fundamentalnych oddziaływań między cząstkami.

Bozon Higgsa: proste słowa o kompleksie

Z jakiego innego powodu zaprojektowano badania mające na celu znalezienie bozonu Higgsa? Mówiąc prościej, teoria istnienia cząstek elementarnych i ich interakcji pozwoliłaby naukowcom wyjaśnić tzw. teorię Wielkiego Wybuchu, a mianowicie nie tylko zrozumieć mechanizm powstania Wszechświata z jednej cząsteczki, ale także posunąć naprzód w rozwiązywaniu problemu istnienia antymaterii, co mieści się w jednym pytaniu: „skoro istnieje materia, to dlaczego nie ma jej przeciwieństwa?

Liczne eksperymenty, zakończone sukcesem, ujawniły, że bozon, choć istnieje, jest niezwykle niestabilny iw ułamku sekundy rozpada się na kilka bardziej stabilnych cząstek. Ale prawdopodobieństwo, że bozon Higgsa jest tylko fantazją, wynosi tylko jeden na 3,45 miliona.

Jak szukali bozonu Higgsa, wideo: