Sadə dillə desək, Higgs bozonu bütün zamanların ən bahalı zərrəsidir. Məsələn, elektronu kəşf etmək üçün bir vakuum borusu və bir neçə parlaq ağıl kifayət idisə, Hiqqs bozonunun axtarışı Yerdə nadir hallarda rast gəlinən eksperimental enerjinin yaradılmasını tələb edirdi. Böyük Adron Kollayderi ən məşhur və uğurlu elmi eksperimentlərdən biri olmaqla heç bir təqdimata ehtiyac duymur, lakin onun profil hissəciyi, əvvəlki kimi, əhalinin əksəriyyəti üçün sirr olaraq qalır. O, Tanrı zərrəciyi adlandırıldı, lakin sözün həqiqi mənasında minlərlə elm adamının səyləri sayəsində biz artıq onun varlığını imanla qəbul etmək məcburiyyətində deyilik.
Son naməlum
Hiqqs bozonu nədir və onun kəşfinin əhəmiyyəti nədir? Niyə bu qədər ajiotaj, maliyyələşdirmə və dezinformasiya mövzusuna çevrildi? İki səbəbə görə. Birincisi, o, fizikanın Standart Modelini təsdiqləmək üçün lazım olan son kəşf edilməmiş hissəcik idi. Onun kəşfi o demək idi ki, bütöv bir nəsil elmi nəşrlər əbəs yerə getməyib. İkincisi, bu bozon digər hissəciklərə öz kütləsini verir ki, bu da ona xüsusi məna və bir qədər “sehr” verir. haqqında düşünməyə meyilliyikkütlə şeylərin daxili xüsusiyyəti kimi, lakin fiziklər başqa cür düşünürlər. Sadə dillə desək, Higgs bozonu prinsipcə kütləsi olmayan hissəcikdir.
Daha bir sahə
Səbəb Higgs sahəsi deyilən yerdədir. Bu, Higgs bozonundan əvvəl də təsvir edilmişdir, çünki fiziklər bunu öz nəzəriyyələrinin və müşahidələrinin ehtiyacları üçün hesablamışlar, bu da hərəkəti bütün Kainatı əhatə edəcək yeni bir sahənin olmasını tələb edirdi. Kainatın yeni komponentlərini icad etməklə fərziyyələri gücləndirmək təhlükəlidir. Keçmişdə, məsələn, bu, efir nəzəriyyəsinin yaranmasına səbəb oldu. Amma nə qədər çox riyazi hesablamalar aparılsa, bir o qədər fiziklər Hiqqs sahəsinin reallıqda mövcud olması lazım olduğunu başa düşdülər. Yeganə problem onu müşahidə etmək üçün praktik vasitələrin olmaması idi.
Fizikanın Standart Modelində elementar hissəciklər bütün kosmosa nüfuz edən Higgs sahəsinin mövcudluğuna əsaslanan mexanizm vasitəsilə kütlə qazanırlar. O, çoxlu enerji tələb edən Higgs bozonlarını yaradır və alimlərin yüksək enerjili təcrübələr aparmaq üçün müasir hissəcik sürətləndiricilərinə ehtiyac duymasının əsas səbəbi budur.
Kütlə haradan gəlir?
Zəif nüvə qarşılıqlı təsirlərinin gücü məsafə artdıqca sürətlə azalır. Kvant sahəsi nəzəriyyəsinə görə, bu o deməkdir ki, onun yaradılmasında iştirak edən hissəciklər - W- və Z-bozonlar kütləsi olmayan qluon və fotonlardan fərqli olaraq kütləyə malik olmalıdırlar.
Problem ondadır ki, ölçü nəzəriyyələri yalnız kütləsiz elementlərlə məşğul olur. Əgər ölçü bozonlarının kütləsi varsa, onda belə bir fərziyyə əsaslı şəkildə müəyyən edilə bilməz. Higgs mexanizmi Higgs sahəsi adlanan yeni sahəni təqdim etməklə bu problemdən qaçır. Yüksək enerjilərdə ölçü bozonlarının kütləsi yoxdur və fərziyyə gözlənildiyi kimi işləyir. Aşağı enerjilərdə sahə elementlərin kütləyə malik olmasına imkan verən simmetriyanın pozulmasına səbəb olur.
Hiqqs bozonu nədir?
Hiqqs sahəsi Higgs bozonları adlanan hissəciklər əmələ gətirir. Onların kütləsi nəzəriyyə ilə dəqiqləşdirilməyib, lakin təcrübə nəticəsində onun 125 GeV-ə bərabər olduğu müəyyən edilib. Sadə dillə desək, Higgs bozonu Standart Modeli mövcudluğu ilə qəti şəkildə təsdiqlədi.
Mexanizm, sahə və bozon Şotland alimi Piter Hiqqsin adını daşıyır. Baxmayaraq ki, o, bu konsepsiyaları təklif edən ilk şəxs olmasa da, fizikada tez-tez olduğu kimi, sadəcə olaraq, onların adını daşıyan şəxs o oldu.
Qozulmuş simmetriya
Hiqqs sahəsinin kütləsi olmayan hissəciklərin törətdiyi faktına görə məsuliyyət daşıdığı düşünülürdü. Bu, müxtəlif kütlələri olan kütləsiz hissəcikləri bəxş edən universal bir mühitdir. Simmetriyanın belə pozulması işıqla bənzətmə ilə izah olunur - bütün dalğa uzunluqları vakuumda eyni sürətlə hərəkət edir, prizmada isə hər dalğa uzunluğunu ayırd etmək olar. Bu, əlbəttə ki, yanlış bir bənzətmədir, çünki ağ işıq bütün dalğa uzunluqlarını ehtiva edir, lakin nümunə necə olduğunu göstərir. Hiqqs sahəsi tərəfindən kütlənin yaranması simmetriyanın pozulması ilə əlaqədar görünür. Prizma müxtəlif dalğa uzunluqlarına malik işığın sürətinin simmetriyasını onları ayıraraq pozur və Hiqqs sahəsinin başqa cür simmetrik olaraq kütləsiz olan bəzi hissəciklərin kütlələrinin simmetriyasını pozduğu güman edilir.
Hiqqs bozonunu sadə dillə necə izah etmək olar? Yalnız bu yaxınlarda fiziklər başa düşdülər ki, Higgs sahəsi həqiqətən mövcuddursa, onun işləməsi onun müşahidə oluna biləcəyi xüsusiyyətlərə malik müvafiq daşıyıcının olmasını tələb edəcəkdir. Bu hissəciyin bozonlara aid olduğu güman edilirdi. Sadə dillə desək, Higgs bozonu Kainatın elektromaqnit sahəsinin daşıyıcıları olan fotonlarla eyni olan sözdə daşıyıcı qüvvədir. Fotonlar, müəyyən mənada, onun yerli həyəcanlarıdır, necə ki Higgs bozonu öz sahəsinin yerli həyəcanıdır. Fiziklərin gözlədiyi xassələrə malik zərrəciyin mövcudluğunu sübut etmək, əslində, sahənin mövcudluğunu birbaşa sübut etməyə bərabər idi.
Təcrübə
Uzun illərin planlaşdırılması Böyük Adron Toqquşdurucunun (LHC) Higgs bozon nəzəriyyəsinin potensial təkzibinin sübutu olmasına imkan verdi. 27 km-lik super güclü elektromaqnit halqası yüklü hissəcikləri işıq sürətinin əhəmiyyətli hissələrinə qədər sürətləndirə, onları komponentlərinə ayırmaq üçün kifayət qədər güclü toqquşmalara səbəb ola bilər, həmçinin təsir nöqtəsi ətrafındakı məkanı deformasiya edir. Hesablamalara görə, kifayət qədər yüksək səviyyəli bir toqquşma enerjisində, bozonu doldurmaq mümkündür ki, parçalansın və bu, ola bilər.baxacaq. Bu enerji o qədər böyük idi ki, bəziləri hətta panikaya düşdü və dünyanın sonunu proqnozlaşdırdı, bəzilərinin fantaziyası o qədər uzağa getdi ki, Hiqqs bozonunun kəşfi alternativ ölçüyə baxmaq fürsəti kimi təsvir olundu.
Son təsdiq
İlkin müşahidələr əslində proqnozları təkzib etdi və hissəcikdən heç bir əlamət tapılmadı. Milyardlarla dollar xərcləmək kampaniyasında iştirak edən tədqiqatçıların bəziləri hətta televiziyada çıxış edərək, elmi nəzəriyyəni təkzib etməyin onun təsdiqi qədər vacib olduğunu həlimliklə bəyan etdilər. Lakin bir müddət sonra ölçmələr ümumi mənzərəni artırmağa başladı və 14 mart 2013-cü ildə CERN zərrəciyin varlığının təsdiqini rəsmən elan etdi. Çoxlu bozonların mövcudluğuna dair sübutlar var, lakin bu fikrin əlavə öyrənilməsinə ehtiyac var.
CERN hissəciyi kəşf etdiyini elan etdikdən iki il sonra Böyük Adron Kollayderində çalışan elm adamları bunu təsdiqləyə bildilər. Bu, bir tərəfdən elmin böyük qələbəsi idi, digər tərəfdən isə bir çox elm adamı məyus oldu. Əgər kimsə Hiqqs bozonunun Standart Modeldən kənarda qəribə və gözəl bölgələrə - supersimmetriya, qaranlıq maddə, qaranlıq enerjiyə aparan hissəcik olacağına ümid etsəydi, təəssüf ki, belə olmadı.
Nature Physics-də dərc edilən bir araşdırma fermionlara parçalandığını təsdiqlədi. Standart Model, sadə dillə desək, bozonu proqnozlaşdırırHiggs fermionlara kütləsini verən hissəcikdir. CMS toqquşdurucunun detektoru nəhayət onların fermionlara - aşağı kvarklara və tau leptonlara parçalanmasını təsdiqlədi.
Sadə dildə Higgs bozonu: bu nədir?
Bu tədqiqat nəhayət bunun hissəciklər fizikasının Standart Modeli tərəfindən proqnozlaşdırılan Hiqqs bozonu olduğunu təsdiqlədi. O, 125 GeV kütlə-enerji bölgəsində yerləşir, spini yoxdur və bir çox yüngül elementlərə - cüt fotonlara, fermiona və s.-ə parçalana bilər. Bunun sayəsində biz əminliklə deyə bilərik ki, Hiqqs bozonu sadə dillə desək, hər şeyə kütlə verən hissəcikdir.
Yeni açılmış elementin defolt davranışından məyus oldum. Əgər onun çürüməsi bir qədər də fərqli olsaydı, fermionlarla fərqli şəkildə əlaqəli olardı və yeni tədqiqat yolları ortaya çıxardı. Digər tərəfdən, bu o deməkdir ki, biz cazibə qüvvəsi, qaranlıq enerji, qaranlıq maddə və reallığın digər qəribə hadisələrini nəzərə almayan Standart Modeldən bir addım belə kənara çıxmamışıq.
İndi yalnız onlara nəyin səbəb olduğunu təxmin etmək olar. Ən məşhur nəzəriyyə supersimmetriyadır ki, bu nəzəriyyə Standart Modeldəki hər bir hissəciyin inanılmaz dərəcədə ağır super partnyora malik olduğunu bildirir (beləliklə, kainatın 23%-ni - qaranlıq maddəni təşkil edir). Kollayderi təkmilləşdirmək, onun toqquşma enerjisini iki dəfə 13 TeV-ə çatdırmaq, çox güman ki, bu superhissəcikləri aşkar etməyə imkan verəcək. Əks halda, supersimmetriya LHC-nin daha güclü varisinin qurulmasını gözləməli olacaq.
Əlavə perspektivlər
Bəs Higgs bozonundan sonra fizika necə olacaq? LHC bu yaxınlarda əhəmiyyətli təkmilləşdirmələrlə işini bərpa etdi və antimaddədən qaranlıq enerjiyə qədər hər şeyi görə bilir. Güman edilir ki, qaranlıq maddə adi maddə ilə yalnız cazibə qüvvəsi və kütlənin yaradılması vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olur və Higgs bozonunun əhəmiyyəti bunun necə baş verdiyini anlamaq üçün açardır. Standart Modelin əsas çatışmazlığı onun cazibə qüvvəsinin təsirlərini izah edə bilməməsidir - belə bir modeli Böyük Vahid Nəzəriyyə adlandırmaq olar - və bəziləri hesab edir ki, hissəcik və Hiqqs sahəsi fiziklərin çox ümidsiz olduqları körpü ola bilər.
Hiqqs bozonunun mövcudluğu təsdiqləndi, lakin onun tam anlaşılması hələ çox uzaqdadır. Gələcək təcrübələr supersimmetriyanı və onun qaranlıq maddəyə parçalanması ideyasını təkzib edəcəkmi? Yoxsa Standart Modelin Higgs bozonunun xassələri ilə bağlı proqnozlarının hər bir təfərrüatını təsdiqləyib bu tədqiqat sahəsini həmişəlik bitirəcəklər?
