Pri hľadaní „častica Boha“

Význam Higgsovho bozónu pre štandardný model fyziky

Znázornenie stopy častíc pri rozklade Higgsovho bozónu v detektore CMS © CERN
čítať nahlas

Považuje sa za „bohovú časticu“ a takmer za grál časticovej fyziky: Higgsov bozón. Tvorí základný stavebný kameň nášho súčasného pohľadu na fyzický svet - a vedci na urýchľovači častíc CERN LHC teraz prvýkrát objavili hmatateľné dôkazy o svojej existencii. „Demonštrácia Higgsovho bozónu by bola odpoveďou na jednu z najväčších otázok fyziky, “ uviedol Guido Altarelli, teoretický fyzik vo výskumnom centre CERN neďaleko Ženevy pred niekoľkými mesiacmi. Teraz by táto otázka mohla byť takmer zodpovedaná. Pretože presne tam, kde ste to očakávali, fyzici na LHC teraz objavili novú elementárnu časticu. Existuje veľa ľudí, ktorí tvrdia, že toto je vlastne Higgsov bozón, ktorý hľadáme už celé desaťročia.

Takto nepolapiteľná častica sa považuje za autora jednej zo základných vlastností všetkých vecí: hmoty. Bez nich by bol vesmír úplne iné miesto: neexistovali by atómy ani normálna hmota. Pretože hmotnosť zaisťuje len to, že základné stavebné kamene hmoty držia pohromade a vzájomne interagujú. Avšak štandardný model fyziky častíc - a teda základ nášho pohľadu na svetový fyzikálny vývoj - nemohol dlho vysvetliť, kde majú elementárne častice túto dôležitú vlastnosť.

Dav ako klub na poli

Až v polovici šesťdesiatych rokov vyvinulo niekoľko fyzikov, vrátane Brita Petera Higgsa, Higgsov mechanizmus, teóriu, ktorá odstránila tento nedostatok štandardného modelu. Všade vo vesmíre preto existuje takzvané Higgsovo pole. Častice interagujú s týmto neviditeľným poľom a vytvárajú tak okolo hrudky určitý kus. Tento kus mu dáva svoju hmotnosť. „Keby tento Higgsov mechanizmus neexistoval, nemali by sme žiadnu podstatu, jednoducho by sme sa rozpustili, “ hovorí Joseph Incandela, hovorca experimentu CMS na urýchľovači častíc vo veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v CERN.

V známej analógii porovnáva britský fyzik David Miller pole Higgs s koktailovou párty. Ak do miestnosti vstúpi významná osoba, napríklad známy politik, okolo neho sa rýchlo zhromaždí veľa ďalších hostí. Politici sa sotva môžu pohnúť vpred kvôli ľuďom - podobne ako častice s vysokou hmotnosťou, ktorú je možné urýchliť iba veľkým množstvom energie.

To však nedokončí obraz. Pretože existuje Higgsov mechanizmus, musí existovať aj zodpovedajúca častica - Higgsov bozón. „Teoretické predpoklady to predpovedajú, “ hovorí Altarelli. Podľa toho vzniká Higgsov bozón, keď Higgsove pole kondenzuje v určitých bodoch. V analógii koktailového večera by to bol prípad, keď si hostia vytvoria malé skupiny, napríklad preto, že si vymieňajú iba najnovšie klebety. zobraziť

Pohľad do tunela LHC s urýchľovacím krúžkom. Modro-strieborné jednotky obsahujú dipólové magnety a chladiaci systém hélia CERN

Hľadáme viac ako 30 rokov

Viac ako 30 rokov bola Higgsov bozón jedinou časticou v štandardnom fyzikálnom modeli, ktorá sa nikdy experimentálne nezistila. „Už viac ako 30 rokov ľudia špekulujú o tom, kde by sa mohol skrývať Higgsov bozón, “ hovorí Altarelli. Pretože viete, že Higgsov bozón má hmotnosť, ale nie, ktorá. V posledných rokoch sa fyzikom podarilo aspoň zúžiť oblasť prehľadávania.

„Do leta 2011 bolo jasné, že Higgsove bozóny nemôžu byť vyššie ako asi 140 gigaelektronových voltov, “ hovorí Incandela. To by viedlo k pokusom na urýchľovači častíc Tevatron Collider v USA. Pri elektrónových napätiach je daná energia, ktorú je potrebné urýchliť. Pretože je úzko spojená s jej hmotnosťou, fyzici tiež používajú túto jednotku ako hromadnú špecifikáciu elementárnych častíc.

Fyzici HC mohli byť tesne pred koncom

Na konci roku 2011 výsledky veľkého hadronového urýchľovača CERN (LHC) CERNu zúžili potenciálnu masu Higgsovho bozónu na 116 až 127 gigaelektronových voltov. Dokonca našli počiatočný dôkaz pre časticu s hmotnosťou 124 až 126 gigaelektronenvoltov. V lete 2012 oznámili, že možno očakávať ďalšie jasnejšie výsledky - a možno dlho očakávaný dôkaz Higgsovho bozónu. Preto sa netrpezlivo očakávali najnovšie výsledky LHC oznámené 4. júla.

(CERN, 04.07.2012 - NPO)