Ексклузивен откъс от “Частица на края на Вселената” на Шон Карол

Feb 28

Бозонът на Хигс

Стандартният модел на физиката на елементарните частици включва дванадесет частици на материята и няколко частици-носители на взаимодействията, които ги придържат заедно. Не е най-спретнатата представа за света, но пък отговаря добре на експерименталните данни. Вече сме събрали всички парченца, от които имаме нужда, за да опишем напълно заобикалящия ни свят. Или поне този тук, на Земята. В Космоса вече открихме доказателства за присъствието на неща като тъмна материя и тъмна енергия* – упорито напомняне, че със сигурност все още не знаем всичко. Тези две „субстанции“ със сигурност не се обясняват от Стандартния модел.

В по-голямата си част Стандартният модел разделя добре частиците на материя от онези, пренасящи взаимодействията. Бозонът на Хигс обаче е различен. Той е кръстен на физика Питър Хигс – един от няколко учени, предложили идеята през 60-те години на XX век. Може да мислите за него като за „грозното патенце“ във физиката на елементарните частици. Технически погледнато, Хигс-бозонът е частица-носител на взаимодействие. Само че е напълно различна от онези носители (т.нар. бозони), които вече познаваме. От гледната точка на теоретичните физици бозонът на Хигс изглежда като случайна и доста странна добавка към иначе красивата структура на Модела. Ако не беше Хигс-бозонът, Стандартният модел щеше да е самата дефиниция на елегантност и красота. С него е просто истинска мешавица. Дори откриването на виновника за цялата бъркотия се оказа голямо предизвикателство.

Защо толкова много физици са убедени, че бозонът на Хигс трябва да съществува? Ще чуете обяснения от рода на „за да дава маса на останалите частици“ или пък „за да наруши симетриите“. И двете неща са верни, но далеч не са лесни за разбиране от първия път. Основната идея е, че без бозона на Хигс Стандартният модел щеше да изглежда по съвсем друг начин и да няма никаква връзка с истинския свят. С бозона на Хигс всичко си пасва абсолютно точно.

Разбира се, физиците-теоретици са дали най-доброто от се­бе си, за да измислят теории, които нямат нужда от бозон на Хигс. Или пък такива, в които бозонът е доста по-различен от стан­дартната си версия. Много от тези хипотези се провалят при сблъсъка с реалните данни, други пък изглеждат ненужно усложнени. Нито една от тези теории не достигна до истински научен пробив.

Днес ние вече сме открили Хигс-бозона – или нещо много подобно на него. В зависимост от това, колко внимателно физиците подбират думите си, ще чуете: „Открихме Хигс-бозона“, или „Открихме частица, подобна на бозона на Хигс, или дори „открих­ме частица, която прилича на бозон на Хигс“. Анонса от 4 юли 2012 г. описва частица, която се държи много подобно на очакваното от един Хигс-бозон. Например – разпада се на определени други частици по начините, по които – повече или по-малко – очакваме да го прави. Все още е рано да бъдем категорични, тъй като има още много данни за анализ и достатъчно място за изненади. Физиците не искат това да е бозонът на Хигс, който всички сме очаквали. Много по-интересно и по-забавно е да намерим нещо напълно неочаквано. Вече сме забелязали леки индикации в данните, че новата частица може би не е точно Хигс-бозона, който сме очаквали. Само бъдещите експерименти ще разкрият истината.


* Откриването на тъмната материя и тъмната енергия е резултат от напредъка в наблюдателната астрономия и космология през последните десетилетия. Тъмната материя е вещество, което е около шест пъти повече от нашата (т.нар. барионна) материя и може да бъде усетено само по гравитационния си ефект, например в ротационните криви на галактиките или пък чрез измерване на видимата и очакваната маса на галактичните купове. Съставът на тъмната материя засега не е известен. Тъмна енергия пък е силата, която причинява откритото в края на миналия век ускорително разширение на пространството на Вселената. Тя действа като антигравитация или, образно казано, като раздуващо Космоса налягане. Ускорението на разширението е започнало преди около 4 до 5 милиарда години и все още не се знаят нито причината за това, нито каква точно е природата на тъмната енергия. В този и по-горния случай прилагателното „тъмна“ в името просто изразява незнанието на съвременните специалисти.

Leave a Reply


seven − = 5