Page 5 - Μποζόνιο Higgs ή σωματίδιο του Θεού;
P. 5
www.pemptousia.gr Τεύχος 06 / Το μποζόνιο Higgs / 21 Ιανουαρίου 2013 ΑΝΑΛΕΚΤΑ
έχουν μάζα. Αυτός είναι τώρα γνωστός ως μηχανι- • Η Βαρύτητα, η γνωστότερη δύναμη, είναι η
σμός Higgs. Ενσωματώνοντάς τον στο Καθιερωμένο ασθενέστερη από όλες.
Πρότυπο, οι επιστήμονες μπόρεσαν να κάνουν προ-
βλέψεις για διάφορα μεγέθη, συμπεριλαμβανομένου • Η ηλεκτρομαγνητική και η ασθενής δύναμη εί-
του βάρους του βαρύτερου γνωστού σωματιδίου, του ναι δυο διαφορετικές όψεις μιας και μόνης δύναμης:
υψηλού (top) κουάρκ. Οι πειραματικοί φυσικοί βρή- της ηλεκτρασθενούς.
καν αυτό το σωματίδιο ακριβώς εκεί όπου οι εξι-
σώσεις, χρησιμοποιώντας το μηχανισμό Higgs, είχαν • Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη συγκρατεί τα
προβλέψει ότι θα πρέπει να είναι. ηλεκτρόνια σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα και συ-
νενώνει τα μόρια στη Χημεία και στη Βιοχημεία. Η
Σύμφωνα με τη θεωρία, ο μηχανισμός Χιγκς λειτουρ- ασθενής δύναμη κάνει τα αστέρια να λάμπουν και εί-
γεί ως ένα μέσο που υπάρχει παντού στο χώρο. Τα ναι η αιτία κάποιων μορφών φυσικής ραδιενέργειας.
σωματίδια αποκτούν μάζα μέσω της αλληλεπίδρασης
με αυτό το μέσο. Ο Πίτερ Χιγκς επεσήμανε ότι ο μη- • Οι άλλες δύο δυνάμεις δεν είναι τόσο γνω-
χανισμός αυτός προϋποθέτει την ύπαρξη ενός αόρα- στές. Η Ισχυρή Πυρηνική δύναμη συγκροτεί τον ατο-
του σωματιδίου, που σήμερα ονομάζουμε το μποζόνιο μικό πυρήνα, καθιστώντας τον σταθερό. Χωρίς αυτή
Higgs. Το μποζόνιο Higgs είναι το θεμελιώδες συστα- δεν θα υπήρχαν άλλα άτομα εκτός από του υδρογό-
τικό του μέσου Higgs, όπως κατ’ αντιστοιχία το φω- νου. Χωρίς άνθρακα, χωρίς οξυγόνο, χωρίς ζωή.
τόνιο είναι το θεμελιώδες συστατικό του φωτός.
• Η Ασθενής Πυρηνική δύναμη δημιουργεί τις
Το μποζόνιο Higgs είναι το μόνο σωματίδιο που προ- πυρηνικές αντιδράσεις που επιτρέπουν στον ήλιο να
βλέπεται από το Καθιερωμένο Μοντέλο, του οποίου η λάμπει για δισεκατομμύρια χρόνια. Ως αποτέλεσμα,
ύπαρξη δεν είχε μέχρι πρόσφατα διαπιστωθεί πειρα- τρισεκατομμύρια νετρίνα έρχονται από τον ήλιο και
ματικά. Ο μηχανισμός Higgs δεν προβλέπει τη μάζα περνούν μέσα απ’ το σώμα μας κάθε δευτερόλεπτο,
του ίδιου του μποζονίου Higgs, αλλά ένα εύρος μα- αλλά δεν τα νοιώθουμε γιατί η Ασθενής αλληλεπίδρα-
ζών. Ευτυχώς, το μποζόνιο Higgs αναμένεται να αφή- ση είναι πολύ αδύναμη.
νει διαφορετικό αποτύπωμα κάθε φορά, ανάλογα με
τη μάζα του. Έτσι, οι επιστήμονες ξέρουν τι αναζη- • Παρ’ όλη την απίστευτή επιτυχία του, το Κα-
τούν και είναι σε θέση να υπολογίσουν τη μάζα του θιερωμένο Πρότυπο έχει σοβαρές ελλείψεις. Για πα-
από τα σωματίδια που είδαν στον ανιχνευτή. ράδειγμα, αν τα μόνα συστατικά του σύμπαντος είναι
οι Δυνάμεις και τα σωματίδια, τότε όλα τα σωματίδια
Οι πειραματικοί φυσικοί μπορεί τελικά να ανακαλύ- θα πρέπει να ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός,
ψουν ότι το μποζόνιο Higgs είναι διαφορετικό από αντίθετα με ό,τι παρατηρείται. Για να τα επιβραδύ-
την πιο απλή έκδοση που το Καθιερωμένο Μοντέ- νουν, οι θεωρητικοί φυσικοί υποθέτουν την ύπαρξη
λο προβλέπει. Πολλές θεωρίες που περιγράφουν τη ενός μυστηριώδους, πανταχού παρόντος και άγνω-
φυσική πέρα από το Καθιερωμένο Μοντέλο, όπως η στου μέχρι σήμερα «υγρού», το Πεδίο Higgs.
υπερσυμμετρία και σύνθετα μοντέλα, υποδεικνύουν
την ύπαρξη μεγάλης ποικιλίας νέων σωματιδίων, συ- • Οι Σέλντον Γκλάσοου (Sheldon Glashow), Στή-
μπεριλαμβανομένων των διαφόρων τύπων μποζονίων βεν Ουάινμπεργκ (Stephen Weinberg) και Αμπντους
Higgs. Εάν οποιαδήποτε από αυτά τα σενάρια απο- Σαλάμ (Abdus Salam) τιμήθηκαν με το βραβείο
δειχθεί αληθινό, η εύρεση του μποζονίου Higgs θα Νoμπέλ (Nobel) για την πρόβλεψη της ενοποίησης των
μπορούσε να είναι η πύλη για να ανακαλύψετε μια ηλεκτρομαγνητικών και ασθενών δυνάμεων. Η πειρα-
νέα φυσική (υπερσωματίδια, σκοτεινή ύλη). Από την ματική απόδειξη που επιτεύχθηκε στο CERN απέφερε
άλλη πλευρά, όμως αν δεν ανακαλυπτόταν το μπο- το βραβείο Νομπέλ σε δυο φυσικούς του CERN, τον
ζόνιο Higgs στον LHC, θα δινόταν το έναυσμα για τη Κάρλο Ρούμπια (Carlo Rubbia) και τον Σάιμον βαν
διατύπωση μιας άλλης κατηγορίας θεωριών που εξη- ντερ Μέερ (Simon van der Meer).
γούν τον μηχανισμό Higgs με διαφορετικούς τρόπους.
• Η ισχυρή δύναμη μεταδίδεται μέσω των γλου-
Παρατηρήσεις: ονίων. Συνενώνει τα κουάρκ μεταξύ τους τα οποία
σχηματίζουν τα πρωτόνια και τα νετρόνια του ατομι-
• Το Καθιερωμένο Πρότυπο (Standard Model) κού πυρήνα.
είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της επι-
στήμης του εικοστού αιώνα. Τα πάντα γύρω μας, λέει Συντάχθηκε με στοιχεία από το CERN (www.cern.ch)
η θεωρία αυτή, είναι φτιαγμένα από σωματίδια – τα και το ΕΜΠ (www.physics.ntua.gr).
κουάρκ και τα λεπτόνια – ενώ τέσσερις δυνάμεις να
επιδρούν σ’ αυτά. Η ονομασία του ευρωπαϊκού οργανισμού πυρηνικών
ερευνών προέρχεται από το ακρωνύμιο της αρχικής
• Είμαστε πιο εξοικειωμένοι με τον ηλεκτρομα- ονομασίας του: Conseil Européenne pour la Recherche
γνητισμό και τη βαρύτητα. Nucléaire
Σελίδα 5
