V oboru kvantové fyziky je učiněn pokus o studium mechanismu, kterým hmota vesmíru vzniká. Díky tomu bylo možné objevit Higgsův Boson. Je to elementární částice, o které si vědci myslí, že má zásadní roli ve znalosti toho, jak vesmír vznikl. Potvrzení existence vesmíru je jedním z cílů Velkého hadronového urychlovače. Je to největší a nejsilnější urychlovač částic na světě.
V tomto článku vám řekneme, co je Higgsův boson, jaké jsou jeho vlastnosti a jak důležité je.
Důležitost Higgsova bosonu
Význam Higgsova bosonu spočívá v tom, že je jedinou částicí, která může vysvětlit vznik vesmíru. Standardní model částicové fyziky dokonale popisuje všechny ty elementární částice a jejich interakce s prostředím, které je obklopuje. Zbývá však potvrdit důležitou část, která nám může dát odpověď na původ hmoty. Je třeba vzít v úvahu, že pokud by existence hmoty vesmíru nastala na jiném místě, než jaké známe. Kdyby elektron neměl hmotnost Atomy by neexistovaly a hmota by neexistovala, jak ji známe. Pokud by byla hmota, neexistovala by žádná chemie, žádná biologie a neexistovaly by žádné živé bytosti.
Aby vysvětlil důležitost toho všeho, Brit Peter Higgs v 60. letech postuloval, že existuje mechanismus známý jako Higgsovo pole. Stejně jako je foton základní složkou, když mluvíme o magnetických polích a světle, toto pole vyžaduje existenci částice, která jej může skládat. Zde spočívá důležitost této částice, protože je zodpovědná za fungování samotného pole. Abychom se ponořili hlouběji do tématu subatomární částice, můžete si přečíst náš článek na.
Provoz mechanismu
Trochu vysvětlíme, jak funguje Higgsův polní mechanismus. Je to jakési kontinuum, které se rozprostírá po celém prostoru a je tvořeno nesčetným počtem Higgsových bosonů. Je to hmotnost částic, která by byla způsobena třením s tímto polem, takže lze dojít k závěru, že všechny částice, které mají větší tření s tímto polem, mají větší hmotnost.
Je nás mnoho, kdo vlastně neví, co je to boson. Abychom pochopili více všech těchto poněkud složitějších konceptů, budeme analyzovat, co je to boson. Subatomové částice se dělí na dva typy: fermiony a bosony. Tito první mají na starosti skládání hmoty. Hmotu, kterou dnes známe, tvoří fermiony. Na druhou stranu máme bosony, které jsou odpovědné za přenášení sil nebo interakcí hmoty mezi nimi. To znamená, že když hmota může interagovat mezi jedním a druhým, působí silou a je určena bosony.
Víme, že složkami atomu jsou elektrony, protony a neutrony. Tyto složky atomu jsou fermiony foton, gluon a bosony W a Z jsou odpovědné za elektromagnetické síly. Jsou také zodpovědní za silné a slabé jaderné síly.
Detekce Higgsova bosonu
Higgsův boson nelze detekovat přímo. Důvodem je to, že jakmile dojde k jeho rozpadu, je téměř okamžitý. Jakmile se rozpadne, vzniknou další elementární částice, které jsou nám známější. Vidíme tedy jen stopy Higgsova bosonu. Ty další částice, které mohly být detekovány na LHC. Uvnitř urychlovače částic se protony srazily navzájem rychlostí velmi blízkou rychlosti světla. Při této rychlosti víme, že ve strategických bodech dochází ke kolizím a lze tam umístit velké detektory.
Když se částice navzájem srazí, generují energii. Čím vyšší je energie generovaná částicemi při srážce, tím větší hmotnost mohou mít výsledné částice. Protože teorie založená Einsteinem nestanovuje svou hmotnost, ale v širokém rozsahu možných hodnot jsou vyžadovány vysoce účinné urychlovače částic. Celá tato oblast fyziky je novým teritoriem k prozkoumání. Obtížnost znát a vyšetřovat tyto srážky částic je něco docela nákladného a složitého. Hlavním cílem těchto urychlovačů částic je však objevit Higgsův boson.
Odpověď na to, zda byl Higgsův boson konečně nalezen, je definována ve statistikách. V tomto případě směrodatné odchylky indikují pravděpodobnost, že by experimentální výsledek mohl být způsoben spíše náhodou než skutečným účinkem. Proto potřebujeme dosáhnout větší významnosti statistických hodnot a tím zvýšit pravděpodobnost pozorování. Je třeba vzít v úvahu, že všechny tyto experimenty potřebují analyzovat mnoho dat, protože srážeč částic generuje asi 300 milionů srážek za sekundu. Při všech těchto kolizích jsou výsledná data poměrně náročná na zpracování.
Přínosy pro společnost
Pokud bude konečně objeven Higgsův boson, může to být pro společnost průlom. A je to tím, že by to znamenalo cestu při vyšetřování mnoha dalších fyzikálních jevů, jako je povaha temné hmoty. Je známo, že temná hmota tvoří asi 23% vesmíru, ale její vlastnosti jsou do značné míry neznámé. Je to výzva pro disciplínu a experimenty s urychlovačem částic.
Pokud Higgsův boson nikdy nebude objeven, bude nucen formulovat další teorii, která bude schopna vysvětlit, jak částice získají svou hmotnost. To vše povede k vývoji nových experimentů, které mohou tuto novou teorii potvrdit nebo vyvrátit. Mějte na paměti, že tímto způsobem je věda ideální. Musíte hledat neznámé a experimentovat, dokud nenajdete odpovědi.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o Higgsově bosonu a jeho vlastnostech.