|
Rieth József: Anyagvilág - Háttéranyag Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Anyagelőtti, Kezdetben..., Planck-időszak, Kvark-időszak) A Higgs-bozon vagy Higgs-részecske egy olyan feltételezett részecske, amelyet a részecskefizika standard modellje jósolt meg. Ez a részecske a közvetítője a Higgs-térnek és ez felelős a többi részecske tömegéért. Még nem figyelték meg. A Higgs-mező klasszikusan (tehát nem kvantáltan) is felírható a speciális relativitáselméletben, ekkor mint egy négyes skalár mező jelenik meg, és befolyásolja a részecskék nyugalmi tömegét. A Higgs mechanizmus szerint az egész világot ún. Higgs tér tölti ki, és az ezzel való kölcsönhatásból származik a részecskék tömege. Azok a részecskék amelyek erősebben hatnak kölcsön a Higgs térrel azok nehezebbek, míg a gyengébben kölcsönhatóak a könnyebbek. A Higgs tér részecskéjét nevezik Higgs bozonnak. A Higgs-bozont, amelyet gyakran isteni részecskének is neveznek, először Peter Higgs angol fizikus jósolta meg 1960-ban. Az elmúlt néhány évtized során fejlesztették ki a részecskefizikusok azt az elegáns elméleti modellt - a standard modellt - amely a természet alapvető részecskéinek és erőinek jelenlegi megértéséhez a keretet adja. Ennek a modellnek lényeges összetevője egy feltételezett, mindenütt jelenlevő kvantum mező, amely feltehetően felelős a részecskék tömegéért (ez a mező adhat választ arra az alapvető kérdésre miért van egyáltalán a részecskéknek tömege). Ezt a mezőt nevezik Higgs-térnek. A hullám-részecske kettősség miatt, minden kvantum mezőhöz alapvetően tartozik egy részecske. A Higgs-térhez tartozó részecskét nevezik Higgs-bozonnak. A Higgs-mechanizmus feltételezi egy olyan négykomponensű függvény (komplex izospin-dublett) létezését, amely hozzáadódik a fermionokat leíró függvényhez, mintha a fermionok ebben a térben mozognának. Az egyébként tömeg nélküli fermionok a Higgs-térrel kölcsönhatásban tömeget nyernek, hasonlóan ahhoz, ahogy egy töltött részecske folyadékban sokkal nehezebben mozog, mint vákuumban, mert az elektrosztatikus vonzás következtében magával kell hurcolnia a környezetében levő, polarizált molekulákat. A Higgs-tér sérti az SU(2)-szimmetriát, és ezzel a szilárdtestfizika kvázi-részecskéihez hasonlóan olyan új részecskéket hoz létre, amelyek közül három elnyeli az elmélet zérus tömegű közvetítőrészecskéit, ezáltal tömeget teremtve nekik és létrehozva a három áhított, nehéz gyenge bozont, a negyedik komponense pedig, melléktermékként, újabb nehéz részecskét hoz létre, a Higgs-bozont. A Higgs-mechanizmust, amely tömeget ad a részecskéknek, eredetileg az elektrogyenge kölcsönhatás elméletének kialakításakor feltételezték annak a magyarázatára, hogy miért van a W- és Z-bozonoknak tömegük. A Higgs-mechanizmus nélkül minden részecske fénysebességgel száguldana és így nem alakulhattak volna ki égitestek. Az elmélet szerint maga a mechanizmus, ami szerint az ősrobbanás első pillanatában keletkezett részecskék a Higgs bozonnal való kölcsönhatásuk következtében tömeget is nyertek az ősrobbanás első másodperce alatt folyt le. A Higgs-mechanizmus, a Higgs-térrel való kölcsönhatás ad tömeget a kvarkoknak, leptonoknak és a kölcsönhatásokat közvetítő bozonoknak. Ha nem létezne ez a mechanizmus, akkor minden részecske állandóan fénysebességgel száguldana, nem jöttek volna létre a csillagok, az égitestek, természetesen élet sem lenne. A Higgs-mechanizmus közvetlenül az Ősrobbanás után jelenhetett meg. Képletesen olyan a hatása, mintha a testek súrlódnának a téridőben, vagy ahogy a víz akadályozza járásunkat egy tóban. Az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatás egységes elmélete megalkotásához a Higgs-mechanizmust is bevonták. Így derült ki, hogy az elektrogyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéi, a W- és Z-bozonok nagy tömegűek, a protonénál 81-szer, illetve 92-szer nagyobb a tömegük. A CERN-ben végzett kísérletek pontosan igazolták a számításokat. A Higgs-mechanizmus magyarázatot adott arra is, miért 0 a tömege a fotonnak, az elektromágneses kölcsönhatás közvetítőjének, így vált érthetővé, hogy nagyobb tömegű közvetítő részecskéi miatt gyengébb a gyenge kölcsönhatás az elektromágnesesnél. A Higgs-mechanizmus igazolásához már "csak" a közvetítő részecskéit (Higgs-bozon) kellene megtalálni. 1993-ban William Waldegrave tudományokért felelős miniszter arra lett figyelmes, hogy a Higgs-bozon kutatási költségei nagyon magas összegeket emésztenek fel, miközben -- számos embertársához hasonlóan -- fogalma sem volt róla, mi is az a Higgs-bozon vagy Higgs mechanizmus. Ezért felajánlott annak a tudósnak, aki a legérthetőbb magyarázatot adja, egy jelképes díjat -- egy üveg pezsgőt. A nyertes David J. Miller, a londoni egyetem fizikusa lett a következő magyarázattal: Higgs-mechanizmus Képzeljük el, hogy politikusok koktélpartit tartanak. Egy helyiséget egyenletes elosztásban töltenek ki az emberek és mindenki a szomszédjával beszélget. Egyszer csak az ex-miniszterelnöknő (Margaret Thatcher) belép és keresztülmegy a termen. Akik mellett elhalad, azok késztetést éreznek, hogy köré gyűljenek, de ahogy továbbhalad a miniszterelnöknő, úgy mindenki visszatér korábbi beszélgető partneréhez. Az őt körülvevő állandósult embercsoport miatt folyamatosan nagyobb lesz a tömege, mint normális esetben lenne és nagyobb lendületre van szüksége a sebessége fenntartására. Ha egyszer elindult, nehezebb megállnia, ha megállt, nehezebb újra elindulnia. A példában szereplő politikusok jelképezik a Higgs-mezőt, ami egy olyan tér, ami meghatározza a benne haladó részecskék tömegét azáltal, hogy átmenetileg eltorzul a benne haladó részecske környékén. Ez a Higgs-mechanizmus esetén három dimenzióban játszódik le. Feltételezésünk szerint a Higgs-mező kitölti az univerzumot, mert másként nehezen magyarázható, hogy a gyenge kölcsönhatásért felelős W és Z részecskék mitől nehezek, amíg a elektromágneses erők nélkülözik a tömeget. Higgs-bozon Vegyük ismét a fenti példában szereplő koktélparti helyszínét, ahol a politikusok arányosan elszórva beszélgetnek a teremben. Ebben az esetben egy pletyka indul el a terem egyik végéből, és az emberek a mellettük lévő politikustárshoz közelebb lépve adják tovább a hírt, így ideiglenes helyi csoportosulás jön létre. Ennek köszönhetően csoportosulás-hullám halad végig az egész termen. A hírhullám haladhat széles szórásban, saroktól-sarokig, vagy egy kisebb csoportosulás által egyenes vonalban, egy bizonyos pont felé. E hírközvetítő csoportosulásnak - ami korábban a ex-miniszterelnöknőnek adott tömeget - szintén van tömege. A feltételezések szerint a Higgs-bozon lényegében egy ilyen csoportosulás a Higgs-mezőben. A Higgs-bozon tömege: nem kisebb 117 GeV-nál. (A leíró elmélet ellentmondásossá válik 251 GeV tömeg fölött.) töltése: 0 spinje: 1 A Higgs-bozon maga is rendelkezik tömeggel. A LEP gyorsító eredményei alapján jelenleg 95%-os biztonsággal állítható, hogy a Higgs, ha létezik, akkor nem kisebb 117 GeV-nál. Az őt leíró elmélet ellentmondásossá válik 251 GeV tömeg fölött. Ha a tömege 117 és 181 GeV között van, akkor a Standard modell egészen majdnem a Planck-skáláig érvényes marad, és nem lesz "új részecskefizika" a Planck-modell skálája fölött. Közvetett, részben asztrofizikai bizonyítékok alapján inkább azt várják, hogy lesz. Részecskegyorsítókkal megvizsgálták a 117 GeV-ig terjedő energiatartományt, és van néhány olyan esemény, amely úgy is értelmezhető, hogy akár Higgs-bozonból is származhat, de ez nem egyértelmű. Azt várják a fizikusok, hogy a nagy hadronütköztető-gyűrű, az LHC, amely 2008 szeptember 10-én kezdte meg a működését a CERN-ben, képes lesz felfedezni a Higgs-bozont. Mivel a Higgs-tér skalártér, a Higgs-bozon spinje nulla. ----------------------------------------- (2013.03.14) A Moriond - konferencián ma hivatalosan is bejelentették, hogy megtalálták a Higgs-bozont, az ún. isteni részecskét, amely tömeget ad az anyagnak. A CERN kutatói tavaly már többször beszámoltak az ATLAS és a CMS kísérletekről, amelyeket a CERN-ben folytattak, és bemutatták az eredményeket a régóta keresett Higgs - bozonról. Mindkét kísérlet során komoly jeleit lehetett látni egy új részecske jelenlétének, ami lehet a Higgs-bozon, mondja a CERN közleménye. A mostani bejelentés szerint a Higgs a 126 GeV tartományban található. A részecskefizikusok jelenlegi ismeretei szerint a világegyetem, így benne az ember is kevés számú elemi részecskéből épül fel. - Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a részecskefizika Standard Modellje szerint a fizikai világ kvarkokból és leptonokból, valamint a közöttük ható erőkből áll, azt egyelőre nem tudják, honnan ered ezeknek az elemi részecskéknek a tömege. A fizikusok úgy gondolják, hogy az úgynevezett Higgs-bozon „ad" tömeget valamennyi részecskéknek. Roy Glauber Nobel-díjas fizikus tavaly Budapesten nyilatkozta: "Az elmúlt negyven évben sok találgatás látott napvilágot a részecske létezését illetően. Senki nem tudott választ adni a tömegét illető kérdésre, amelyet mind ez idáig rejtély övez. Részecskék ütköztetésekor rengeteg újabb részecske keletkezik, és komoly fejtörést okoz különbséget tenni közöttük. Ahhoz tudnám hasonlítani, mint amikor egy homokdűnében keresünk egyetlen aranyszemcsét. Hogyan látnánk hozzá e részecske megkereséséhez? Ebben a kísérletben ilyen statisztikai jellegű nehézségbe botlottunk. Most azonban a kutatók egy valóban ígéretes jelöltre bukkantak, amely legalább egy, a Higgs-részecskétől elvárt tulajdonságot felmutat. További kutatás tárgyát képezi annak megállapítása, hogy a részecske rendelkezik-e a kutatók által előrevetített egyéb jellemzőkkel, és vajon ez-e az a részecske, amelyet kerestünk. Nos, a jelek szerint az igazit találták meg! CERN óriási gyorsítójának, a Nagy Hadronütköztetőnek egyik fő célja, hogy a megjósolt részecskét kísérletileg kimutassa. [http://vilagtudomany.hu/index.php?data[mid]=7&data[id]=1573&megvan-megtalaltak-a-higgs-bozont ] --------------------- A 2012 júliusában bejelentett új részecskéről mindeddig óvatosan fogalmaztak a fizikusok: a "Higgs-bozonhoz hasonló részecskeként" említették. Mostantól azonban nyugodtan lehet Higgs-bozonnak nevezni: az azóta összegyűlt és elemzett adatok megerősítették, hogy valóban egy Higgs-bozonról van szó (néhány fontos részlet az alábbi keretes írásban olvasható). Az eredményeket a részecskefizikusok szokásos tavaszi konferenciáján (Moriond Conference) jelentették be március 14-én.
------------------- http://hu.wikipedia.org/wiki/Higgs-bozon http://www.vilaglex.hu/Lexikon/Html/HiggsBoz.htm
|