Бозон Хиггса (01.11.2021 г.)
Споры о возникновении Вселенной ведутся давно, но до сих пор причины появления массы и ее частиц остаются загадкой. Небольшим ключом к разрешению проблемы стал бозон Хиггса. Немногим известно, что частица была открыта группой физиков во главе с Питером Хиггсом еще в 1964 году.
Мировую известность бозон Хиггса приобрел в нашем столетии, когда был построен адронный коллайдер, и начались эксперименты с элементарными частицами.
Бозон Хиггса в физике
Бозон стал компонентом, который был отнесен к Стандартной модели физики. Модель описывает элементарные частицы, кварки, фермионы, лептоны и другие элементы, из них состоит материя. Открытие бозона Хиггса способствовало пониманию механизма приобретения частицами массы.
Ученые предположили, что существует бозон, спин (момент импульса) которого равен нулю. Это значение противоположно полуцелому значению спина фермиона, равному 1/2 или 3/2. Физики пришли к выводу, что из-за столь большой разницы импульсов масса частиц увеличивается. Проблемы все же остались, потому что частицу никто не видел, для этого не было подходящих технических средств. Не удавалось пока вычислить и массу бозона.
Для этих целей подошел Большой адронный коллайдер. Эксперименты, проводившиеся в ускорителе, доказали, что масса нового бозона слишком велика. В 2010 году исследователи вычислили, что вероятная масса элементарной частицы может быть равна более 115 ГэВ/c².
Большой адронный коллайдер
Эксперименты в огромном ускорителе частиц позволили понять, почему бозон невидим. Это связано с тем, что частица моментально распадается на кварк и антикварк или на два бозона, два фотона, лептон и античастицу. Процесс распада происходит за септиллионную долю секунды, зафиксировать момент распада пока не удалось.
Опыты в коллайдере позволили ученым выработать механизм образования массы бозона. Механизм сложный, физики пытаются объяснить его на примере вечеринки. Предлагается представить зал, где проходит вечеринка, в котором гости свободно передвигаются. Заходит виновник торжества, притягивая к себе остальных участников вечеринки, он одновременно замедляет скорость передвижения и набирает массу. Частицы, которых представляют гости, передвигаются в квантовом поле. С ними главное лицо праздника должно вступать в тесное взаимодействие.
Квантовое поле, в котором предположительно передвигается бозон, называется полем Хиггса.
На что повлияет открытие?
Ученые надеются, что удастся дополнить Стандартную физическую модель, закрыв в ней пробелы. С другой стороны физиков интересуют так называемые «черные дыры» Вселенной. В них происходит невидимое накопление массы. Может случиться неконтролируемое передвижение частиц, произойдет очередной взрыв. Наиболее вероятно, что этот взрыв послужил причиной образования Вселенной. В результате большого взрыва может возникнуть новая жизнь, а может быть уничтожена планета и все, что ее окружает.
Безопасность и новые исследования
Многие считают опыты, проводимые в коллайдере, небезопасными. Однако исследователи говорят, что столкновения частиц в коллайдере являются экспериментальными, в природе частицы сталкиваются с еще большей силой. Но пока ничего страшного не произошло. Опыты в ускорителе считаются безопасными для планеты и людей.
Ученые продвигаются в своих изысканиях. Особенных успехов добились в этой сфере китайцы, они планируют запустить в работу более мощный коллайдер. Физикам из Поднебесной удалось открыть каплю кварк-глюонной плазмы, именно этой субстанцией было заполнено пространство после Большого взрыва. Опыты продолжаются, и вскоре мы узнаем о других не менее удивительных открытиях, основой которых стал бозон Хиггса.
