Bozon Higgsa

Z encyklopediafantastyki.pl
Skocz do: nawigacji, wyszukiwania
LEKSYKON FANTASTYKI
science
Obraz przedstawiajacy graficznie sytuacje podczas jednego ze zderzeń, gdzie zanotowano obecność bozonu Higgsa. Detekcji dokonano dzieki CMS (ang. Compact Muon Solenoid)- detektorowi przy wybudowanym w CERN-ie Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC). Źródło: CERN

Bozon Higgsa (higgson, Higgs, Boska cząstka) to cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez Model Standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, pracujące przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie. Wyniki ogłoszone 4 lipca zostały potwierdzone przez niezależne rezultaty ostatnich eksperymentów opublikowane w oficjalnej nocie kierownictwa eksperymentu ATLAS z dnia 31 lipca 2012. Masa odkrytej cząstki, jak i wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu wskazują, że z bardzo dużym prawdopodobieństwem jest to długo poszukiwany bozon Higgsa.

Spis treści

Historia

Zgodnie z Modelem Standardowym, cząstki występujące w przyrodzie – kwarki i leptony – posiadają masę dzięki oddziaływaniu z polem Higgsa. Można by powiedzieć, że jest to rodzajem "oporów ruchu", którego nośnikami są bozony Higgsa.

Koncepcja mechanizmu Higgsa pochodzi od trzech prac teoretycznych opublikowanych w 1964 r. w czasopiśmie '"Physical Review Letters" (w krótkich odstępach czasowych).Prace były rozwinięciem idei, którą wcześniej zaproponował amerykański fizyk Philip Warren Anderson.

Własciwości

Bozon Higgsa jest jedyną cząstką elementarną Modelu Standardowego pozbawioną spinu (jego spin wynosi 0), w przeciwieństwie np. do elektronu, którego spin wynosi 1/2, czy bezmasowego fotonu, dla którego wynosi 1. Jest też pozbawiony ładunku elektrycznego i koloru.

Obecne pomiary masy bozonu Higgsa dały wyniki 125,3 ± 0,4 ± 0,5 GeV/c²

Średni czas życia bozonu Higgsa, wynikający z Modelu Standardowego dla masy 126 GeV/c², wynosi 1,6 × 10-22 s


Pole Higgsa

Pole Higgsa to skalarne pole postulowane w 1964 roku przez Petera Higgsa. Koncepcja pola Higgsa została wykorzystana przez Stevena Weinberga do konstrukcji Modelu Standardowego.

Dynamiczna zmiana tego pola związana może być ze zmienną energią próżni. Higgs zakładał, że próżnia nie jest pusta, ale wypełnia ją postulowane przez niego pole. Zgodnie z Modelem Standardowym cząstki elementarne uzyskują masę poprzez oddziaływanie z polem, które wypełnia całą przestrzeń. Oddziaływanie z polem Higgsa nadaje cząstce masę niezależnie od położenia i kierunku ruchu. Istnieje ogólna zasada, że im silniejsze jest oddziaływanie z polem, tym większą masę uzyskuje cząstka. Masa, którą cząstki otrzymują poprzez oddziaływanie z polem Higgsa, jest masą spoczynkową. Cząstka Higgsa przenosi oddziaływanie z polem, a to oznacza, że jest kwantem tego pola. Mechanizm Higgsa oparty jest o spontaniczne łamanie symetrii i rozwiązuje problem umasowienia bozonów pośredniczących.

W wielu teoriach bozony cechowania muszą być cząstkami bezmasowymi. Teorie takie dają doskonałe wyniki poza jednym faktem - w rzeczywistości bozony te często mają masę. Aby obejść ten problem zakłada się, że owe bozony w rzeczywistości są bezmasowe, natomiast ich obserwowana masa jest wynikiem oddziaływania z innym polem.

Aby nadać masę odpowiednim cząstkom, wprowadza się pole Higgsa, którego energia nie jest monotoniczną funkcją jego wartości. Dla prawie wszystkich pól (np. grawitacyjnego lub elektrycznego) siła oddziaływania maleje wraz z odległością. Dla pola kolorowego siła rośnie wraz z odległością. Natomiast dla pola Higgsa zakłada się, że najpierw spada, a potem rośnie. Minimum energii występuje więc dla pewnej niezerowej wartości pola.

Kiedy inne cząstki oddziałują z polem Higgsa, powstaje efekt identyczny, jak gdyby miały masę. Zależy ona od wartości, przy której pole Higgsa ma minimum energii oraz od stałej oddziaływania między cząstką a polem Higgsa.

Potwierdzenie doświadczalne

4 lipca 2012 roku CERN ogłosił wstępne wyniki analizy danych zebranych w latach 2011-2012 przez eksperymenty CMS i ATLAS, wskazujące na odkrycie nowej cząstki elementarnej, bozonu (wyniki CMS wskazują, że ma ona masę 125,3 ± 0,6 GeV/c²). Zarejestrowana cząstka prawdopodobnie jest długo poszukiwanym bozonem Higgsa.

31 lipca zespół kierujący pracą eksperymentu (tj. detektora) ATLAS przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie przedstawił wyniki analiz uwzględniających najnowsze pomiary przeprowadzone między kwietniem i czerwcem 2012 przy energii 8 TeV . Wyniki te, opracowane w ostatnich dniach lipca 2012 dotyczyły trzech kanałów rozpadu powstałych w wyniku zderzeń proton-Proton dla hipotetycznego bozonu Higgsa

Zobacz też:

Osobiste
Przestrzenie nazw
Warianty
Działania
Nawigacja
Narzędzia
Pomoc
Szablony