Bozoni Higgs është një grimcë elementare e lidhur me fushën Higgs. Është ngacmimi kuantik i kësaj fushe, si valëzimet në det. Vetë bozoni është një lloj krejtësisht i ri i grimcave elementare. Nuk ka as vetitë kuantike të materies elementare dhe as ato të bartësve të ndërveprimeve kuantike si forca elektromagnetike, forca e dobët ose ndërveprimet bërthamore.
Çfarë është bozoni Higgs?
Nga> CERN Accelerating science: What’s so special about the Higgs boson? | CERN1
Për t’iu përgjigjur kësaj pyetjeje duhet një eksplorim në botën kuantike dhe se si grimcat ndërveprojnë…
Në teorinë kuantike të fushës grimcat mund të përshkruhen si valë në një fushë -Imazh1. (Imazhi: Piotr Traczyk/CERN).
Grimca që ne tani e quajmë bozon Higgs u shfaq për herë të parë në një punim shkencor të shkruar në 1964 nga Peter Higgs2 . Në atë kohë, fizikanët po punonin për të përshkruar forcën e dobët – një nga katër forcat themelore të Natyrës – duke përdorur një kornizë të quajtur teoria kuantike e fushës.
Grimca, valë apo të dyja?
Teoria kuantike e fushës përshkruan botën mikroskopike të grimcave shumë ndryshe nga jeta e përditshme. “Fushat kuantike” themelore mbushin universin dhe diktojnë atë që natyra mund dhe çfarë nuk mund të bëjë. Në këtë përshkrim, çdo grimcë mund të përfaqësohet nga një valë në një “fushë”, e ngjashme me një valëzim në sipërfaqen e një oqeani të madh. Një shembull është fotoni, grimca e dritës, e cila është një valë në fushën elektromagnetike.
Transportuesit e forcës
Kur grimcat ndërveprojnë me njëra-tjetrën, ato shkëmbejnë “bartës të forcës”. Këta bartës të forcës janë grimca dhe gjithashtu mund të përshkruhen si valë në fushat e tyre përkatëse. Për shembull, kur dy elektrone ndërveprojnë, ato e bëjnë këtë duke shkëmbyer fotone – fotonet janë bartësit e forcës së ndërveprimit elektromagnetik.
Simetria
Një komponent tjetër i rëndësishëm i kësaj fotografie është simetria. Ashtu si një formë mund të quhet simetrike nëse nuk ndryshon kur rrotullohet ose rrotullohet, kërkesa të ngjashme vendosen në ligjet e Natyrës.
Për shembull, forca elektrike midis grimcave me një ngarkesë elektrike do të jetë gjithmonë e njëjtë, pavarësisht nëse grimca është një elektron, muon ose proton. Simetri të tilla formojnë bazën dhe përcaktojnë strukturën e teorisë.
Mekanizmi Brout-Englert-Higgs
Teoria kuantike e fushës kishte formuar tashmë bazën e elektromagnetizmit kuantik, një përshkrim shumë i suksesshëm i ndërveprimit elektromagnetik. Megjithatë, aplikimi i një qasjeje të ngjashme për ndërveprimin e dobët nuk ishte i mundur për shkak të një çështjeje themelore: teoria nuk lejonte që grimcat të kishin masë.
Në mënyrë të veçantë, bartësit e dobët të forcës të njohur si bozonet W3 dhe Z4 duhej të ishin pa masë, përndryshe një simetri themelore e teorisë do të thyhej dhe teoria nuk do të funksiononte. Kjo përbënte një problem të madh pasi bartësit e dobët të forcës duhej të ishin masivë për të qenë në përputhje me rrezen shumë të shkurtër të ndërveprimit të dobët.
Zgjidhja e këtij problemi u gjet me mekanizmin Brout-Englert-Higgs. Ky mekanizëm ka dy komponentë kryesorë: një fushë krejtësisht të re kuantike dhe një truk të veçantë. Fusha e re është ajo që ne tani e quajmë fusha Higgs, dhe truku është thyerja spontane e simetrisë.
Një simetri e thyer spontanisht është ajo që është e pranishme në ekuacionet e një teorie, por e thyer në sistemin fizik. Imagjinoni një laps që qëndron në majë të tij në qendër të një tavoline. Një situatë krejtësisht simetrike, por vetëm për një moment: lapsi do të binte menjëherë, duke thyer simetrinë rrotulluese duke zgjedhur një drejtim të vetëm në të cilin lapsi do të drejtohej. Ligjet e Natyrës megjithatë do të mbeteshin të pandryshuara, pa një drejtim të paracaktuar të shkruar në to. Pra, mungesa e simetrisë u “mashtrua” në thelb në tablo, pa prishur simetrinë e fizikës.
Simetria është e pranishme por vetëm për një moment -higgs_potential_2. – Grimca në formën e “kapelës meksikane” të fushës Higgs (majtas) dhe lapsi që qëndron në majë të saj (djathtas) tregojnë spontanisht thyerjen e simetrisë – simetria është e pranishme, por vetëm për një moment. (Imazhi: Ana Tovar/CERN)
Mënyra se si funksionon kjo për masat e grimcave është si më poshtë: kur universi lindi, ai u mbush me fushën Higgs në një gjendje të paqëndrueshme – por simetrike. Një fraksion të sekondës pas Big Bengut, fusha gjeti një konfigurim të qëndrueshëm, por që thyen simetrinë fillestare. Në këtë konfigurim, ekuacionet mbeten simetrike, por simetria e thyer e fushës Higgs krijon masat e bozoneve W dhe Z.
Siç doli më vonë, grimcat e tjera elementare gjithashtu fitojnë masa duke ndërvepruar me fushën Higgs, duke krijuar vetitë e grimcave që vëzhgojmë sot.
Bozoni Higgs
Seminari i njoftimit të Higgs më 4 korrik 2012. – Në CERN më 4 korrik 2012, bashkëpunimet ATLAS dhe CMS paraqesin prova në të dhënat e LHC për një grimcë në përputhje me një bozon Higgs, grimca e lidhur me mekanizmin e propozuar në vitet 1960 për t’i dhënë masë W, Z dhe grimcave të tjera. (Imazhi: Maximilien Brice/Laurent Egli/CERN)
Pra, çfarë është bozoni Higgs atëherë?
Meqenëse çdo grimcë mund të përfaqësohet si një valë në një fushë kuantike, futja e një fushe të re në teori do të thotë që duhet të ekzistojë edhe një grimcë e lidhur me këtë fushë.
Shumica e vetive të kësaj grimce parashikohen nga teoria, kështu që nëse do të gjendet një grimcë që përputhet me përshkrimin, ajo ofron prova të forta për mekanizmin BEH – përndryshe ne nuk kemi mjete për të hetuar ekzistencën e fushës Higgs.
Bozoni Higgs është ajo grimcë dhe zbulimi i tij në 20125 konfirmoi mekanizmin BEH dhe fushën Higgs, duke i lejuar studiuesit të hetojnë gjithnjë e më tej në kuptimin e tyre të materies.
Matja e vetive të bozonit Higgs në detaje është thelbësore për të eksploruar shumë mistere të jashtëzakonshme në fizikën e grimcave dhe kozmologjinë, nga ndryshimi i egër i masave të grimcave elementare deri te fati i universit.
Bozoni i Higgs, kthehemi në bazat (Video: CERN):
Por sikur grimcat elementare do të kishin mas Universi i ynë do të dukej më ndryshe a1a
Video link: https://videos.cern.ch/record/2757407
–
Referencat
