Tip:
Highlight text to annotate it
X
Бозон Гіґґса. Частина I: Що це і чому це важливо
Отже, найголовніше: 4 липня 2012 року був експериментально виявлений бозон Гіґґса,
остання елементарна частинка Стандартної моделі. "Але" - ви можете спитати, -
"чому бозон Гіґґса включають до Стандартної моделі разом з такими
добре відомими частинками, як електрон, протон і кварки, якщо він не був відкритий тоді ж,
в 1970-і?" Гарне питання. Для цього є дві головні причини.
Перша. Так само, як електрони є збудженнями електронного поля, бозон Гіґґса - це просто частинка,
яка є збудженням всепроникаючого поля Гіґґса.
Поле Гіґґса, в свою чергу, грає важливу роль в нашій моделі радіоактивного розпаду,
відомій як слабка взаємодія (зокрема, воно пояснює, чому ця взаємодія така слабка).
Докладніше поговоримо про це в наступній серії, а поки що відмітимо, що хоч ця теорія і була підтверджена
ще у 80-і, в рівняннях поле Гіґґса настільки міцно переплетено зі слабкою взаємодією,
що ми тільки зараз змогли встановити, що воно існує незалежно.
Другою причиною включити бозон Гіґґса до Стандартної моделі є те,
що на жаргоні фізиків зветься "бозон Гіґґса дає всім іншим частинкам масу".
Але чому масу частинкам потрібно "давати", невже вона не є властивістю, яка існує з самого початку,
наприклад, як електричний заряд? Нажаль ні. Згадаймо, що
в Стандартній моделі ми спочатку записуємо математичний "список інгредієнтів" для усіх частинок, які, як ми думаємо,
існують в природі (всі їх властивості). (Дивіться моє відео "Теорія всього").
Потім пропустимо цей список через спеціальну математичну машину, яка видасть нам рівняння,
що описує поведінку частинок.
Але якщо ми спробуємо вставити масу, як властивість частинок, в наш список інгредієнтів,
математична машина зламається. Напевно, маса - це поганий вибір. Але більшість спостережуваних частинок
мають масу, тому ми повинні придумати спосіб, як, використовуючи список інгредієнтів,
отримати масу на виході з машини, не подаючи її на вхід, так само як ви змішуєте дріжджі, цукор і воду, та отримуєте спирт, якого спочатку не було.
І, як ви вже напевно з нетерпінням чекаєте, рішенням було додати "дріжджове" поле Гіґґса
до інших інгредієнтів Стандартної моделі, і потім цей математичний фермент
дає нам частинки, які мають масу! Але, забродивши, ця модель дала нам те, що ми не очікували:
одиночну частинку Гіґґса, славнозвісний бозон. А так як модель працює настільки добре,
що пояснює все інше, ми вирішили, що і одиночний бозон також повинен існувати!
В результаті, бозон Гіґґса - це частинка, яка є лівозакрученим збудженням поля Гіґґса,
яке, в свою чергу, потрібно в Стандартній моделі для 1) пояснення слабкої взаємодії
і 2) для пояснення, звідки береться маса в інших частинок. Однак, цей бозон - єдиний
шматочок поля Гіґґгса, який незалежно верифікується, а інші частинки зв'язані з слабкою взаємодією
і масою частинок. Той факт, що бозон Гіґґса
настільки незалежний від інших частинок Стандартної моделі, пояснює, чому
останню частину загадки повинно бути розгадано, і якщо він виявиться точно таким, як було передвіщено,
Стандартна модель буде завершеною.
Єдина проблема Стандартної моделі полягаю в тому, що вона не пояснює наш Всесвіт повністю
(вона взагалі ніяк не пояснює гравітацію, наприклад). Що стосується фізиків, буде набагато
цікавіше і корисніше, якщо бозон Гіґґса виявиться не таким, яким ми очікуємо його побачити.
В цьому випадку ми можемо отримати ключ до більш глибокого розуміння Всесвіту.
Тому, хоч ми і зробили відкриття, ми не можемо відкинутись на спинку крісла і розслабитись.
Нам потрібна підказка, містер Гіґґс.
Продовження в частинах II і III