Содержание
Немного теории и истории
Если описывать определение научными терминами, можно сказать, что бозон Хиггса является одной из элементарных частиц, который возникает как следствие явления спонтанного нарушения электрослабой симметрии.
Чтобы понять эту формулировку, необходимо кратко рассмотреть несколько понятий. Все современные представления физики об элементарных частицах (например, электронах, протонах и тех же бозонах) складываются в общую теорию, которую называют Стандартная модель.
В рамках этой модели описано 3 типа взаимодействия частиц, каждое из которых хорошо известно и доказано:
Электромагнитное, например, притяжение электрона (отрицательный заряд) к протону (положительный).
Слабое – имеет более слабую силу. Наблюдается, например, при распаде атомных ядер.
Сильное – позволяет удерживать вместе частицы атомного ядра – протоны. Все они заряжены положительно и должны были бы отталкиваться. Но именно сильное взаимодействие удерживает их вместе как единое целое.
При этом долгое время оставался лишь один пробел. Еще в 1964 британский ученый Питер Хигсон (род. 1929) предсказал существование одно из видов бозонов. Теоретически расчеты были верными, но на практике проверить их было невозможно. И только 4 июля 2012 во время очередного испытания на коллайдере гипотеза была успешно подтверждена.
Изначально ученые еще сомневались, действительно ли найденная частица является давно предсказанным бозоном. Они провели еще одну серию экспериментов и спустя год уже в 2013 они подтвердили факт открытия. К счастью, сам Хиггс узнал об этом важном событии – он здравствует и сегодня.
Что это такое простым языком
Проще говоря бозоны – это целый класс частиц, которых объединяет общее свойство: они переносят взаимодействие. Например, если одна частица (с положительным зарядом) притягивается к другой (с отрицательным), между ними происходит взаимодействие. Это реальный физический процесс, который осуществляется другими частицами – бозонами, в том числе Хиггса.
Взаимодействие может быть разным и передается разными частицами. Конкретно бозон Хиггса отвечает за то, что у элементарной частицы есть масса.
При этом для сравнения рассматривают 2 ситуации:
- Шарики лежат на поверхности стола – тогда они разлетятся очень быстро.
- Шарики лежат на водной поверхности – разлетятся намного медленнее.
Здесь ключевым моментом является не само движение, а именно ускорение, потому что поле, создаваемое бозоном Хигсса, влияет именно на этот показатель. В первом случае поле заметно сильнее, ускорение высокое. Во втором оно слабое – соответственно, ускорение низкое.
Почему его открытие имеет большое значение
В свое время физикам удалось открыть десятки новых элементарных частиц, в том числе кварки, глюоны, барионы и многие другие. Но открытие бозона Хиггса в этом смысле не является заурядным событием.
Оно имеет особо важное значение по нескольким причинам:
- Эта частица стала последней, которой не хватало для подтверждения расчетов, связанных со Стандартной моделью.
- Ученые смогли подтвердить гипотезу о том, что у некоторых элементарных частиц нет массы как таковой. Но они приобретают ее благодаря взаимодействий с полем Хиггса.
- Есть предположение и о том, что до начала формирования Вселенной, т.е. до Большого взрыва ни у одной из частиц не было массы. Они приобрели это свойство только благодаря полю Хиггса. И именно поэтому сегодня мы видим и ощущаем мира таким, какой он есть.
- Наконец, благодаря бозону Хиггса удалось открыть новый тип материи. Так называют особую группу элементарных частиц (хиггсовский сектор) с отличными от других свойствами.
Видео-обзор
Вопросы и ответы
Всего есть 2 класса элементарных частиц – бозоны и фермионы. Они отличаются важнейшей характеристикой – спином (импульсом, возникающим вследствие вращения). При этом у бозонов спин представляет собой целое число, а у фермионов – полуцелое.
Считается, что эта частица поможет ответить на многие вопросы, связанные с зарождением материи. Т.е. понять как именно «Бог создал мир». Интересно, что сами физики в основном не одобряют такое название.
Это частицы также называют квантом поля Хигсса, хиггсовским бозоном или просто хиггсоном.
Теоретически да, потому что из-за его свойств состояние материи неустойчиво. В связи с этим наша Вселенная может быть поглощена другой – альтернативной, существование которой предполагается гипотетически. Но конца света ждать не стоит, поскольку если он и произойдет, то на это понадобятся миллиарды лет.
Нет, потому что в рамках описанной Стандартной модели удалось описать вместе только 3 вида взаимодействия – сильное, слабое и электромагнитное. Но есть и четвертое – гравитационное. Пока создать общую теорию для всех 4 видов не удалось.
