Zaktualizowano artykuł 6 lutego 2022
Bozon Higgsa – Nie wydaje się, aby zderzenia cząstek bez masy były w stanie wytworzyć bozon „dający masę”, Higgsa. Ale robią to co drugą sekundę w LHC.
Najsłynniejsza teoria Einsteina, często zapisywana jako E = mc 2 , mówi nam, że energia i materia to dwie strony tego samego medalu.
Bozon działanie
Wielki Zderzacz Hadronów wykorzystuje tę zasadę do przekształcania energii zawartej w zwykłych cząstkach w nowe cząstki, które są trudne do znalezienia w przyrodzie – w cząstki takie jak bozon Higgsa, który jest tak masywny, że niemal natychmiast rozpada się na pary lżejszych, bardziej stabilnych cząstek.
Ale nie byle kolizja może spowodować powstanie bozonu Higgsa.
„Higgs nie jest tworzony tylko z„ kupy ”energii” – mówi Laura Dodd, badaczka z University of Wisconsin w Madison. „Cząsteczki podlegają ścisłym prawom, które określają, w jaki sposób mogą się formować, rozpadać i współdziałać”.
Jedno z tych praw mówi, że bozony Higgsa mogą być wytwarzane tylko przez cząstki, które oddziałują z polem Higgsa – innymi słowy, cząstki o masie.
Pole Higgsa
Pole Higgsa jest jak niewidzialna pajęczyna, która przenika całą przestrzeń. Kiedy cząsteczki przez nią przechodzą, niektóre zaplątują się w lepkie wąsy, co powoduje, że nabierają masy i spowalniają.
W przypadku innych cząstek – takich jak fotony i gluony – ta sieć jest całkowicie przezroczysta i przesuwają się bez przeszkód.
Przy wystarczającej ilości energii cząsteczki owinięte w pole Higgsa mogą przenieść do niego swoją energię i wyrzucić bozon Higgsa.
Ponieważ bezmasowe cząstki nie oddziałują z polem Higgsa, rozsądne byłoby stwierdzenie, że nie mogą one stworzyć Higgsa. Ale naukowcy z LHC błagaliby się inaczej.
Fizyka XXl wieku
LHC przyspiesza protony na swoim 17-milowym obwodzie do poziomu tuż poniżej prędkości światła, a następnie doprowadza je do czołowych zderzeń na czterech przecięciach wzdłuż pierścienia. Protony nie są cząstkami fundamentalnymi, cząstkami, których nie można rozbić na mniejsze części składowe. Raczej składają się z gluonów i kwarków.
Kiedy dwa wzmocnione protony przechodzą przez siebie, to zwykle pary bezmasowych gluonów napełniają niewidzialne pola swoją połączoną energią i pobudzają inne cząstki do istnienia – w tym bozony Higgsa.
„Wiemy, że cząsteczki podlegają ścisłym regułom dotyczącym tego, kto może z kim rozmawiać
”.
W jaki sposób? Gluony znalazły sposób na oszukiwanie.
„Niemożliwe byłoby wygenerowanie bozonów Higgsa za pomocą gluonów, gdyby zderzenia w LHC były prostym, jednoetapowym procesem” – mówi Richard Ruiz, teoretyk z Instytutu Fenomenologii Cząstek Uniwersytetu w Durham.
Na szczęście tak nie jest.
Gluony mogą chwilowo „wyprać” swoją energię do postaci wirtualnej cząstki, która przekształca energię gluonu w masę. Jeśli dwa gluony wytwarzają parę wirtualnych kwarków górnych, wierzchołki mogą rekombinować i anihilować, tworząc bozon Higgsa.
Wirtualne cząstki
Żeby było jasne, wirtualne cząstki wcale nie są stabilnymi cząstkami, ale raczej nieregularnymi zaburzeniami w polach mechaniki kwantowej, które istnieją w stanie półpieczonym przez niewiarygodnie krótki czas. Gdyby prawdziwa cząstka była dobrze prosperującym biznesem, to wirtualna cząstka byłaby firmą-powłoką.
Teoretycy przewidują, że około 90 procent bozonów Higgsa powstaje w wyniku fuzji gluonowej. Prawdopodobieństwo zderzenia dwóch gluonów, tworzących parę górnych kwarków i antytopów, i sprzyjające wytwarzanie Higgsa, wynosi mniej więcej jeden do 2 miliardów. Jednakże, ponieważ LHC generuje około 1 miliarda zderzeń protonów na sekundę, szanse są na korzyść naukowców, a tempo produkcji bozonów Higgsa wynosi mniej więcej jeden raz na jedną do dwóch sekund.
Według Dodda krótko po odkryciu Higgsa naukowcy skupili się głównie na tym, co dzieje się z bozonami Higgsa po ich rozpadzie.
„Ale teraz, gdy mamy więcej danych i lepsze zrozumienie Higgsa, zaczynamy przyglądać się bliżej produktom ubocznym kolizji, aby lepiej zrozumieć, jak często Higgs jest wytwarzany przez różne mechanizmy” – mówi.
Model standardowy fizyki cząstek
Model standardowy fizyki cząstek przewiduje, że prawie wszystkie bozony Higgsa są wytwarzane w jednym z czterech możliwych procesów.
Naukowcy chcieliby zobaczyć bozony Higgsa tworzone w sposób, którego nie przewiduje model standardowy fizyki cząstek elementarnych, na przykład podczas rozpadu nowej cząstki.
Złamanie znanych reguł pokazałoby, że dzieje się więcej, niż wcześniej rozumieli fizycy.
„Wiemy, że cząsteczki podlegają ścisłym regułom dotyczącym tego, kto może z kim rozmawiać, ponieważ wielokrotnie widzieliśmy to podczas naszych eksperymentów”
mówi Ruiz. „A więc teraz pytanie brzmi: co się stanie, jeśli istnieje cały sektor nieodkrytych cząstek, które nie mogą komunikować się z naszymi cząstkami standardowymi, ale mogą wchodzić w interakcje z bozonem Higgsa?”
Naukowcy zwracają uwagę na wszystko, co nieoczekiwane, takie jak nadmiar niektórych cząstek promieniujących ze zderzeń lub ścieżki rozpadu, które występują częściej lub rzadziej, niż przewidywali naukowcy. Wskaźniki te mogą wskazywać na nieodkryte ciężkie cząstki przekształcające się w bozony Higgsa.
Jednocześnie, aby znaleźć ślady nieoczekiwanych składników w reakcjach łańcuchowych, które czasami tworzą bozony Higgsa, naukowcy muszą bardzo dokładnie wiedzieć, czego powinni się spodziewać.
„Mamy fantastyczne modele matematyczne, które przewidują to wszystko i wiemy, jakie są obie strony równań”
mówi Ruiz. „Teraz musimy eksperymentalnie przetestować te przewidywania, aby sprawdzić, czy wszystko się zgadza, a jeśli nie, dowiedzieć się, jakie mogą być te dodatkowe brakujące zmienne”
Ormus teorie
Teoria Barrego Cartera polegała na fakcie iż ormus może być powiazany z Bozonem.
Cytat z opracowania Barego Cartera
Ponieważ zarówno nadprzewodnictwo, jak i nadciekłość zostały zaobserwowane jako właściwości złota ORMUS i ponieważ wiadomo, że złoto metaliczne ma nieparzystą liczbę protonów i elektronów złoto ORMUSA musi być bozonem, mimo że monatom z metalicznego złota byłby fermionem.
Jak to się mogło stać? Mogę wymyślić kilka sposobów. Jeden ze sposobów jest opisany w powyższym cytacie, gdzie dwa jądra helu łączą się w pary, tworząc okrzemkę helu ze skondensowanymi jądrami.
Może się to również zdarzyć w przypadku elementu 79 (złoto). Skondensowane jądra takiej złotej okrzemki miałyby parzystą liczbę protonów (158) i neutronów (236). To uczyniłoby z dwuatomowego złota bozonem, który jest zdolny do bozonowych zachowań kondensatów Bosego-Einsteina, nadprzewodników i nadcieków .
Inną możliwością może być to, że jądro monatomu złota połączyłoby się z atomem wodoru (na przykład) dając skondensowane jądro z 80 protonami i 118 neutronami.
Oczywiście nie byłoby to już złoto, ale stałoby się jednoatomową rtęcią 198 (która byłaby bozonem, ponieważ ma parzystą liczbę subcząstek).
