Главная > Полезная информация > Бозон Хигса

Бозон Хигса


7-09-2017, 14:31. Разместил: admin
Еще в 1965 году Бозон Хиггса был предсказан Питером Хиггсом. Проблема заключалась в том, что при построении Стандартной модели в физике элементарных частиц чего-то не хватало. Необходимо было ввести поправку в Стандартную модель.

Начнем по порядку и разложим все по полочкам. Стандартная модель – это такая схема в физике элементарных частиц, которая описывает сильные, слабые и электромагнитные взаимодействия всех частиц. Эта модель предполагает, что любое вещество состоит из 24 элементарных частиц. По сути, это предположительное объяснение того, как устроен наш мир. В течение многих лет теоретическая конструкция подтверждалась. Было экспериментально подтверждено существование разнообразных бозонов, кварков и лептонов, но все равно возникали нюансы.

Бозон Хигса

Один из таких нюансов появился при исследовании электрослабых взаимодействий. Дело в том, что калибровочные бозоны W+,W- и Z становятся массивными, то есть должны иметь массу, а фотон остается безмассовым. В теории же W и Z бозоны ее иметь не должны. Отсюда и возникает надобность ввести поправки в теорию - нарушить электрослабую симметрию.

Наиболее простой и красивый способ был представлен Питером Хиггсом. Его вариант предполагает введение специального скалярного поля, которое будет взаимодействовать с калибровочными бозонами и «наделять их массой». И об этом сейчас поподробнее.

Дело в том, что представить себе, что такое элементарные частицы мы не можем. Ученые, ставшие профессионалами в этом деле, могут разговаривать формулами и интуитивно понимать, что и как взаимодействует. Для обычного человека и даже для человека не далекого от науки четко и правильно представить себе взаимодействия элементарных частиц очень сложно. Вот, например, как представить, что фотон одновременно обладает свойствами частицы и волны, когда это два совершенно разных понятия? Это можно только понять и почувствовать. Дело в том, что мире, который мы способны видеть, нет ничего похожего и описать, а тем более назвать точно и правильно мы не можем.

Отсюда и сложность объяснения, что такое Бозон Хиггса и как он действует. Фраза, что он придает массу калибровочным бозонам тоже, по сути, не верна. Он как бы и позволяет иметь массу, но сам он им ее не дает. Подходящих слов описать воздействия поля на частицы просто нет. Вот если сравнивать этот механизм со снежным комом, то можно объяснить, откуда берется масса. Снег налипает на что-то и тем самым увеличивает его массу и замедляет движение, но в тоже время на калибровочные бозоны ничего не налипает. Кроме того, чем больше вы катите снежный ком, тем больше и тяжелее он становится. В случае Хиггсовского механизма это неверно.

Если сравнить этот механизм с силой трения, то тоже возникают серьезные различия. Трение зависит от массы и еще много от чего. В случае если запустить бумажный самолетик, то его горизонтальная скорость со временем уменьшается из-за силы трения. Поле Хиггса скорость не замедляет, а просто не дает ускоряться.

Наиболее популярным, простым и требующим минимальное количество поправок, это объяснение на примере пенопластовых шариков. Представим, что вы высыпали немного шариков на стол, дунули и они разлетелись все по сторонам. Это случай если бы поля не было. Пенопластовые шарики имеют настолько малую массу, что ей можно пренебречь и сказать, что ее попросту нет. Если же налить на стол воды и насыпать в нее шариков, а потом дунуть, то они так не разлетятся, а медленно поплывут. В этом случае сами по себе пенопластовые шарики массы не имеют, и вода попросту мешает им двигаться. Они попросту в ней вязнут. Самой главной поправкой в этом объяснении является то, что поле Хиггса не замедляет частицы, а мешает им ускоряться.

Итак, принцип взаимодействия бозонов Хиггса с калибровочными бозонами ясен. Понятно и зачем они нужны, чтобы объяснить возникающую массу у частиц, которые ее иметь не должны. Следующий пункт это то, что же такого особенного в подтверждении существования бозонов Хиггса.

Дело в том, что именно произойдет после того, как с твердой уверенностью можно будет сказать: «Бозон Хиггса найден». Во-первых, это подтвердит и укрепит позицию Стандартной модели элементарных частиц. Окончательно будут опровержены все альтернативные теории. Конечно, данная стандартная модель неидеальна и будет требовать доработок, но уже на ее базе с пониманием всех взаимодействий можно будет развивать науку дальше. Открытие Бозона Хиггса позиционируют как одно из величайших открытий века.

Ученые пока не могут сказать, как именно будут применяться полученные знания на практике, будем ли мы все через 50 лет пользоваться наследием этого эксперимента или нет, но они уверены, что в науке грядут перемены. Ведь лампочка тоже была придумана не специально, а в ходе экспериментов и исследования электричества. Но лампочками сейчас пользуются абсолютно все.
Вернуться назад