Bozon Higgsa

W szkole podstawowej uczono moje pokolenie, że cząstkami podstawowymi są elektron, proton i neutron. Z nich to miała składać się cała materia, ludzie, rośliny, planety, gwiazdy i odległe galaktyki. Obecnie sprawa wygląda na bardziej skomplikowaną gdyż obowiązujący model opisuje aż dwanaście cząstek elemtarnych. Ma on jednak tą zaletę, że określa również interakcje między nimi przy pomocy oddziaływań elektromagnetycznych, słabych i silnych.

Model Standardowy dzieli cząstki elementarne na trzy generacje. Teoretycznie może ich być więcej ale uczeni uważają to za mało prawdopodobne. W każdej z generacji znajdują się cztery cząstki.

  1. Generacja pierwsza
    • elektron
    • neutrino elektronowe
    • kwark górny
    • kwark dolny
  2. Generacja druga
    • mion
    • neutrino mionowe
    • kwark powabny
    • kwark dziwny
  3. Generacja trzecia
    • taon
    • neutrino taonowe
    • kwark szczytowy
    • kwark denny

Każda kolejna generacja cząstek jest cięższa od poprzedniej. Cząstki w obrębie jednej generacji różnią się ładunkiem elektrycznym, ładunkiem słabym i ładunkiem silnym. Z ładunkiem elektrycznym spotykamy się na codzień, czym jednak jest ładunek słaby i silny? Oddziaływania słabe i silne mają niewielki zasięg i mają znaczenie na poziomie jądra atomów. Odpowiadają za utrzymywanie jądra w całości ale także prowadzą do rozpadu radioaktywnego. Jeśli cząstka nie ma odpowiedniego ładunku to nie bierze udziału w odpowiadającym mu oddziaływaniu.

Dla przykładu: elektron ma ładunek elektryczny ujemny więc bierze udział w oddziaływaniu elektromagnetycznym jednak jego ładunek silny jest zerowy zatem nie bierze udziału w oddziaływaniu silnym.

Niektóre cząstki, które zwykliśmy uważać za elementarne wcale takie nie są. Neutron składa się tak naprawdę z dwóch kwarków dolnych i jednego górnego (ddu) spajanych oddziaływaniami silnymi. Proton zaś to dwa kwarki górne i jeden dolny. Takich “złożonych” cząstek jest więcej i noszą ogólną nazwę hadronów.

Wszystkie cząstki elementarne tworzące materię nazywamy fermionami.

W klasycznej fizyce za oddziaływania między cząstkami odpowiedzialne były pola (np. pole elektrostatyczne lub magnetyczne). Model Standardowy przewiduje dodatkowe cząstki przenoszące oddziaływania elektrostatyczne, słabe i silne – tak zwane bozony.

  • Oddziaływanie elektromagnetyczne przenoszą fotony.
  • Za oddziaływanie słabe odpowiadają trzy bozony: W+, W oraz Z/sup>0.
  • Oddziaływania silne są przenoszone przez osiem rodzajów cząstek zwanych gluonami.

I tu dochodzimy do tytułowego bozonu Higgsa. Istnieje czwarta siła niewymieniona powyżej: grawitacja. Model Standardowy przewiduje jako jej nośnik właśnie bozon Higgsa (nazwany tak od nazwiska naukowca, który wysunął teorię proponującą jego istnienie). Nie wiadomo do końca czy ta cząstka istnieje. Ponieważ Model Standardowy nie przewiduje wszystkich właściwości bozonu jego poszukiwania trzeba było prowadzić w szerokim zakresie energii. Najbardziej pole, gdzie bozon może się “ukrywać” zawęził wielki akcelerator cząstek LHC w CERNie (to jest to samo laboratorium, które wspomagało projekt OPERA przy mierzeniu szybkości neutrin). Dzięki prowadzonym tam eksperymantom ATLAS oraz CMS pozostał do zbadania już tylko niewielki fragment.

Istnieją alternatywne teorie opisujące cząstki elementarne. Niektóre z nich nie przewidują istnienia bozonu Higgsa. Gdyby więc okazało się, że doświadczenia wykonywane pryz użyciu LHC nie zakończą się okryciem tej cząstki to nauka też na tym zyska. Model Standardowy mimo, że obowiązujący nie jest pozbawiony wad. Być może zostanie zastąpiony inną, zgodną z wynikami doświadczeń, teorią.

Jutro spodziewane jest oświadczenie naukowców prowadzących badania przy użyciu LHC. Być może dowiemy się czy boson Higgsa faktycznie istnieje.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *


*