Higsov bozon

[Man]

Higsov bozon za sedmogodišnjake i sve ostale kojima ništa nije jasno

Jednom davno, u jednoj dalekoj zemlji, živele su dve zavađene porodice: Fermioni
i Bozoni. Fermioni su bili poznati po svom neobičnom plesu sa polu-okretom.
Elektroni, Protoni i Kvarkovi bili su Fermioni.

Bozoni su, međutim, dok plešu pravili pune okrete, i prezirali su
polu-okret. Fotoni i Gluoni su bili Bozoni. Pričalo sa da Bozoni imaju i davno
izgubljenog starijeg brata, po imenu Higsov Bozon, koga odavno niko nije video.



Jednog dana, u kraj u kom su zavađene porodice živele dođe jedan veoma
star i mudar čovek. Ispričao im je da svoju svađu oko polu-okreta i punog okreta
treba da prekinu, jer su nekada svi bili isti, i nisu imali masu.


“Na početku vremena, kada je stvoren svemir” - reče im starac - “svi ste
rođeni jednaki. Ali onda ste upali u magično polje, zvano Higsovo polje, koje
vas je izmenilo i učinilo različitim, sve osim fotona, koji su ostali kakvi su i
bili”.


Starac im reče još i da je ovo misteriozno polje stvorio Higsov Bozon -
davno izgubljeni stariji brat Bozonovih.


Porodice su, naravno, odbile da poveruju takvu glupost, pa stoga starac
krenu da nađe Higsovog Bozona i da im dokaže da je bio u pravu.


U ovom poduhvatu, za pomoć je zamolio naučnike iz Cerna.


I tako, najzad, drevnoj se zavadi bliži kraj.

[причалица]

a sad ozbiljno

Higsov bozon, čestica za koju se smatra da objašnjava kako druge čestice dobijaju masu, je mala, ali ne i najmanja.



Teorije su odavno predviđale postojanje čak i manjih čestica od Higsovog bozona, a nedavno istraživanje ukazuje na postojanje takozvanih tehnikvarkova.

Međutim, za njegovo dokazivanje, potreban je Veliki hadronski sudarač, koji je trenutno u fazi rekonstrukcije, kaže Tomas Ritov, fizičar Univerziteta Južne Danske.

"Suzili smo izbor na svega nekoliko teorija o pravim svojstvima Higsove čestice i Higsovog mehanizma", rekao je on.

Postojanje Higsovog bozona, ili "božije čestice" potvrđeno je 2012. u CERN-u u Švajcarskoj. Piter Higs, naučnik iz Velike Britanije i Fransoa Engler iz Belgije, koji su radili na teoriji o ovoj čestici, dobili su 2013. Nobelovu nagradu iz oblasti fizike.

[причалица]

Problem prirodnosti

Čestica bi trebalo da objasni zašto većina gradivnih elemenata materije ima masu. Međutim, vakuum, kako ga vide naučnici u okviru teorije kvantnog polja, nije prazan, nego se sastoji od niza nevidljivih "virtualnih" čestica koje konstantno izranjaju i nestaju.

Kada Higsove čestice prolaze kroz vakuum, one treba da reaguju sa tim virtualnim česticama, a u tom procesu povećavaju sopstvenu masu do neverovatnih vrednosti i do više milijardi puta od one izmerene u sudaraču.

Zato bi njihova masa trebalo da se poredi sa takozvanom Plankovom masom, koja je osnovna jedinica mase u sistemu Plankovih jedinica i jednaka 2.18 × 108 kilograma.

"Pitanje je zašto je izmerena masa Higsovog bozona toliko manja od Plankove mase", kaže Rjitov.

Da se vrednosti ne bi toliko razlikovale, teorija standardnog modela zahteva visok stepen podešavanja, kako bi se izjednačile razlike u izmerenoj masi Higsovog bozona i takozvane "gole mase".

Ova potreba za finim podešavanjem poznata je i kao problem prirodnosti – "trn u oku teoretskih fizičara koji se bave česticama", kako to kaže Ritov.

"Teorija nije lepa i elegantna kako očekujemo od one koja, u principu, treba da opiše materiju na najosnovnijem nivou. Standardni model zahteva ogromnu količinu finog podešavanja", rekao je on.

Kako bi se uklonila potreba za finim podešavanjem i dobio odgovor na pitanje mase Higsovog bozona, fizičari predlažu proširenje standardnog modela, od kojih je najpopularnije supersimetrija.

Ova teorija predviđa teže superčestice za svaku česticu Standardnog modela.

Ove superčestice bi ukinule efekat virtualnih čestica u vakuumu, smanjile masu Higsovog bozona i uklonile potrebu za bilo kakvim finim podešavanjima.

Ni jedna od ovih hipotetičkih čestica do sad nije opažena.

Ipak, postoje mnoge teorijske indikacije da je Higsova čestica možda sačinjena od drugih čestica, takozvanih tehni-kvarkova, kaže Ritov.

"Problema nema ako je Higsova čestica sastavljena od sitnijih gradivnih elemenata prirode koji su povezani novom silom – tehnikolor silom – kako bi formirali Higsovu česticu, slično kao što se kvarkovi povezuju kako bi formirali protone i neutrone.

Evo kako bi tehnikvarkovi rešili ovo pitanje mase: Velike ispravke u vrednosti mase Higsovog bozona u standardnom modelu potrebne su jer se pretpostavlja da je on fundamentalna čestica – dakle, nije sačinjen ni od čega drugog – sa nultim spinom.

Tehnikvarkovi su čestice sa spinom vrednosti jedne polovine, kaže Ritov, pa bi tako, kombinujući dva tehnikvarka, bilo moguće sačiniti česticu sa nultim spinom, kakva je Higs.

"Ispostavlja se da samo teorije sa tehnikvarkovima nemaju problem prirodnosti", kaže Ritov.

Ideja o postojanju tehnikvarkova postoji od kraja sedamdesetih, ali je tek nedavno razvijeno nekoliko preciznijih detalja originalnog modela.

U poslednjem radu objavljenom na sajtu Arxiv, Ritov i njegove kolege izlažu da Higs mora da ima unutrašnju strukturu, izlažući niz teorija koje "imaju prava rešenja problema finog podešavanja standardnog modela i vraćaju subatomski svet u harmoniju".

[причалица]

Teoretski fizičar Kimo Tuominen sa Univerziteta u Helsinkiju, koji nije bio uključen u Ritov rad, kaže da je rad danskog fizičara ojačao osnove ranijih modela.

Iako je unutrašnja struktura Higsovog bozona i dalje stvar spekulacija, "tehnikvarkovi ostaju otvorena mogućnost koju bi trebalo temeljno ispitati" u budućim eksperimentima, rekao je Tuominen za Live Science.

Kada Veliki hadronski sudarač ponovo počne sa radom 2015. biće u stanju da izvodi sudare maksimalne energije 14 TeV i detaljno će ispitivati Higsov bozon.

"Prikupljanje više podataka pri većoj energiji sudara omogućiće nam da dodatno testiramo ove modele", rekao je Tuominen.

"Ako bismo otkrili da je Higsova čestica sačinjena od sitnijih gradivnih elemenata, to bi značilo da postoji nova fundamentalna sila, a te teorije bi takođe omogućile razumevanje tamne materije".