Що таке бозон Хіггса?

Хіггсовський бозон - це, безперечно, найбільш дорога частка всіх часів. Щоб відкрити електрон потрібна була вакуумна трубка і геніальний розум, а щоб знайти бозон Хіггса, потрібно було створити експериментальну енергію, що не бачену досі на планеті. Великий адронний коллайдер навряд чи потребує представлення, але його головне відкриття для більшості людей як і раніше оповите таємницею. Її називали «частка бога», але завдяки зусиллю тисяч вчених, ми знаємо, що вона дійсно існує.

Чому бозон Хіггса наробив стільки шуму? На те є дві причини. По-перше, це була остання невідома частинка Стандартної моделі фізики. По-друге, бозон це частинка, яка дає іншим частинкам їх масу, що ставить його в центр системи. Ми звикли думати, що маса це невід'ємна властивість всіх об'єктів, але фізики вважають, що без бозона Хіггса маси принципово не існувало б.
Це призводить до поняття під назвою поле Хіггса. Це поле теоретизувати існування бозона Хіггса, а фізики підрахували, що необхідно представити нове поле, яке існує у всьому Всесвіті для наступних теорій і спостережень. Винаходити нові теоретичні компоненти Всесвіту - досить небезпечне для науки справу (наприклад, в минулому фізики припускали існування так званого, універсального ефіру), і чим більше обчислень вони проводили, тим більше схилялися до того, що поле Хіггса дійсно існує. У чому ж проблема? Як вони визначили, його практично неможливо спостерігати.
Вважалося, що поле Хіггса відповідає за те, що частинки, які не повинні мати масу, мають її. У певному сенсі це універсальне середовище, яка відокремлює безмасові частки в різні маси. Часто цей ефект пояснюється по аналогії зі світлом - все хвилі світла у вакуумі рухаються з однією швидкістю, але в призмі кожна хвиля може бути відділена від однорідного білого кольору в різні діапазони. Це, звичайно, не ідеальна аналогія, так як хвилі світла існують в білому світі, незалежно від того, як ми їх бачимо, але цей приклад показує, як поле Хіггса створює масу, порушуючи симетрію. Призма ламає симетрію швидкості хвиль світла, а поле Хіггса ламає симетрію мас деяких частинок, які в іншому випадку не мали б маси.
Через деякий час фізики зрозуміли, що якщо поле Хіггса існує, його вплив вимагає наявність відповідної частки-носія, і властивості цієї частки такі, що її можна спостерігати. Як можна було отримати, ця частка повинна перебувати в класі бозонів, і відповідно її назвали бозон Хіггса «в честь» однойменного поля. Довівши існування цієї частинки можна було довести і існування поля.

Для цього після багатьох років планування був створений Великий адронний коллайдер (ВАК) - прискорювач заряджених частинок. Майже 27-кілометрова петля і найпотужніші електромагніти прискорюють заряджені частинки до швидкостей, що наближаються до швидкості світла, тому при зіткненні ці частинки розпадаються на фундаментальні складові і деформують простір біля точки удару. Було підраховано, що при досить високій енергії зіткнення вчені могли б довести бозон Хіггса до стану, в якому його можна спостерігати. Рівні енергії настільки великі, що деякі почали панікувати, вважаючи, що ВАК може знищити планету, в той час як інші вважали, що це спосіб зазирнути в інший вимір.

Початкові експерименти не підтвердили прогнозів, і ніяких ознак бозона Хіггса знайдено не було. Проте, потужності нарощувалися і 14 березня 2013 року ЦЕРН офіційно оголосили про докази існування бозона Хіггса. З'явилися навіть свідоцтва передбачають, що існує кілька бозонів Хіггса, але ця ідея потребує подальшого вивчення.
Що ж стоїть наступним у списку після «частинки Бога»? Нещодавно ВАК знову був запущений зі спеціальними оновленнями, націленими на вивчення антиречовини темної матерії. Як вважають, темна матерія, взаємодіють зі звичайною матерією через гравітацію і шляхом створення маси, а бозон Хіггса може мати вирішальне значення для розуміння цих процесів. Основним недоліком Стандартної моделі є те, що вона не може обгрунтувати гравітацію, і деякі припускають, що поле і бозон Хіггса можуть бути мостом до нових відкриттів.
У будь-якому випадку, бозон Хіггса всього лише виявлений, але не вивчений. Підтвердять чи майбутні експерименти існування симетрії і теорію, що бозон Хіггса може розпадатися в темної матерії? Або ж вони підтвердять прогнози Стандартної моделі про властивості бозона Хіггса і, як не парадоксально, покладуть край досліджень в цій сфері?

Ще почитати: