Ім'я Пітера Хіггса, який помер у вівторок, пов'язане з т. зв Божа частинка – бозон Хіггса. Без цього не було відомо, як пояснити, звідки в теорії елементарних взаємодій береться маса частинок, – пояснює в інтерв'ю PAP директор Національного центру ядерних досліджень, проф. Кшиштоф Курек.
Тому фізикам було дуже цікаво спостерігати за цією частинкою під час зіткнень у прискорювачах.
проф. Пітер Хіггс помер в Единбурзі у віці 94 років. Вчений разом з Франсуа Енглером отримав Нобелівську премію з фізики в 2013 році за теорію, яка пояснює, звідки береться маса елементарних частинок. Його достовірність підтвердила відкриття бозона Хіггса, відомого також як «частинка Бога».
«Він був людиною, чиє ім’я асоціювалося з божественною частинкою та божевільною погонею за цією частинкою протягом багатьох, багатьох років», — коментує професор в інтерв’ю PAP. Кшиштоф Курек. Він пояснює, що частинку Хіггса, описану в 1964 році, називають частинкою Бога, тому що теоретично вона відповідає за генерування маси, тобто за появу масивних елементарних частинок.
«Найбільшим досягненням Пітера Хіггса було запропонувати т.зв механізм Хіггса. Цей механізм дозволив ввести в теорію елементарних частинок маси частинок – т. зв Стандартна модель», – коментує дослідник.
Стандартна модель є найбільш узгодженою теорією в квантовій фізиці. Описує три з чотирьох фундаментальних сил, які спостерігаються в природі: електромагнітну, слабку та сильну (але не включає силу тяжіння).
«Без частинки Хіггса та запропонованого механізму було б неможливо використовувати та описувати взаємодії в рамках Стандартної моделі», — каже фізик.
Тому, щоб підтвердити або спростувати цю важливу теорію, були створені послідовні покоління прискорювачів частинок. «Прямого спостереження за частинкою Хіггса не було, що розставляє крапки над i в Стандартній моделі», — коментує проф. Півень.
Дослідник нагадує, що маса частинки Хіггса не була відома, а теорія лише передбачала її пробіг. При пошуку частинки Хіггса важливим параметром є енергія зіткнення – чим вона вища, тим важчий бозон можна виявити. З роками енергія прискорювачів була збільшена для спостереження частинки Хіггса.
«Якби ми досліджували всю визначену «вилку маси» і все одно не виявили частинку Хіггса, це означало б, що механізм перенесення маси працює інакше, ніж передбачено Стандартною моделлю», — каже директор NCBJ.
У 2012 році ЦЕРН оголосив, що на Великому адронному колайдері нарешті знайшли частинку Хіггса – майже в самому кінці дозволеної енергетичної області. Більше не було жодних сумнівів у правоті Хіггса. Через рік він був удостоєний Нобелівської премії.
проф. Курек пояснює, що таке відкриття Хіггса. «Фізикам було важко узгодити дві суперечності: прекрасну симетрію, яка лежить в основі Стандартної моделі, і «псування» (порушення) цієї симетрії через наявність мас спостережуваних елементарних частинок. Лише коли Пітер Хіггс запропонував частинку Хіггса, і механізм порушення симетрії Стандартної моделі – дозволив узгодити маси частинок із симетрією. Нам вдалося сформулювати цілісну картину, Стандартну модель, яка ідеально описує світ елементарних взаємодій – за винятком гравітації, яка. у цій моделі відсутній», – сказав він.
Механізм Хіггса, запропонований Пітером Хіггсом, був поясненням того, як була порушена ця симетрія, яка, як виявили вчені, колись існувала у Всесвіті.
У сучасній теорії взаємодій важливо не тільки те, які частинки існують, але вони описуються т.зв. квантові поля. Теорія є чітко визначеною лише тоді, коли визначено основний стан таких полів, тобто стан вакууму. Для більшості відомих нам частинок стан вакууму є симетричним. А частинка Хіггса є проявом поля, яке порушує цю симетрію через свій вакуумний стан.
«Може бути явне порушення симетрії – наприклад, красивий вітраж у соборі Нотр-Дамм у Парижі дивовижно симетричний. Але якби вибити частину вітража, то симетрія зникла б, тому що пробита «дірка» цю симетрію явно зруйнувала б. Але є й інший, прихований спосіб порушити симетрію, продемонстровану бозоном Хіггса», — каже проф. Півень.
І описує ситуацію, коли ми малюємо коло на аркуші паперу, а в його центрі кладемо олівець на самий кінчик графіту, щоб він на мить зберіг рівновагу. Це можна назвати квазістабільним станом. Цей стан також є симетричним відносно намальованого кола (олівець виглядає однаково, якщо дивитися з усіх точок кола). Однак це не найнижчий енергетичний стан цієї системи, тому що найменше збурення «перекине» олівець. Олівець, який лежить на аркуші паперу, більше не демонструє симетрію, оскільки він лежить у певному та випадковому місці на колі. Цей стан лежачого олівця є менш енергетичним, стабільним станом, але це не симетричний стан. Таке порушення симетрії через основний стан (вакуумний стан у квантовій теорії поля) називається прихованим або спонтанним порушенням симетрії.
«Поле частинки Хіггса має асиметричний вакуумний стан, що означає, що воно спонтанно порушує симетрію Стандартної моделі. Поєднання симетричних властивостей теорії та такого спонтанного порушення симетрії полем частинки Хіггса називається механізмом Хіггса і дозволяє надавати маси частинок. І це дозволяє нам описати реальний, спостережуваний світ, де частинки масивні», — пояснює проф. Півень.
Наука в Польщі, Людвік Томал
lt/agt/
