Exista bosonul Higgs?

Exista bosonul Higgs?

Aceasta este una din cele mai mari intrebari ale fizicii zilelor noastre, intrebare la care nu s-a gasit inca un raspuns.

Fotonii si neutrinii sunt particule fara masa, insa exista si particule cu masa. Ceea ce nu se stie, este cum de acestea au ajuns sa aiba masa si de ce? Peter Higgs, in 1964 a venit cu un raspuns in aceasta privinta. Higgs a presupus ca ar exista o particula „speciala” care ar inzestra cu masa celelalte particule, un fel de adevarat „Creator”. Totul se imbina cu toate teoriile si modelele actuale, si asta, daca s-ar arata ca si exista cu adevarat, observata si demonstrata experimental.

Bosonul Higgs este o particula elementara ipotetica din care se presupune ca a luat nastere Universul. Bosonul Higgs face parte din familia bosonilor, numele acestei familii de particule fiind dat de fizicianul indian Satyendra Nath Bose.

Bosonul Higgs si campul Higgs

Campul Higgs este cel care defapt ar da masa particulelor. Toate particulele calatoresc prin acest camp, iar in urma interactiunii dintre particule si campul Higgs, ele obtin masa. Teoria lui Higgs prezice faptul ca acest camp este prezent pretutindeni in Univers, iar particulele ce-l parcurg ar crea o mica distorsiune a spatiului care ar coincide si cu obtinerea de masa de catre particule, asa cum trecerea unui electron printr-o matrice de atomi incarcata pozitiv a unui solid duce la cresterea masei electronului cu pana la 40 de ori.

Teoria sa mai spune si ca imediat dupa Big Bang particulele nu aveau masa. Dar odata cu racirea universului post-Big Bang, campul Higgs a luat nastere. Masa pe care particulele o obtin prin interactiunea cu acest camp depind de nivelul de interactiune dintre acestea; prin urmare, particulele care nu interactioneaza cu acest camp, cum sunt fotonii, nu au masa.

Bosonul Higgs isi obtine masa ca orice alta particula cu masa in urma acestei interactiuni cu acest camp Higgs. Cercetatorii nu pot proba existenta acestui camp, insa prin dovedirea existentei particulei Higgs se poate dovedi, indirect, existenta campului Higgs.

In cautarea bosonului Higgs

In 20 noiembrie 2009 CERN a intrat in cursa cautarii bosonului Higgs, cu ajutorul acceleratorului de particule „Large Hadron Collider”. La CERN, oamenii de stiinta doresc sa confirme sau sa infirme existenta bosonului Higgs prin metode experimentale. Si experimentele de la Fermilab continua incercarile de a detecta bosonul, cu ajutorul acceleratorului Tevatron.

Particulele Higgs, daca apar, o fac doar pentru intervale foarte mici de timp.

Pentru a detecta un boson Higgs trebuie concentrata suficienta energie intr-un punct din spatiu, energie care va perturba campul Higgs continuu si va genera unde. Aceste unde pot fi detectate si astfel existenta bosonului Higgs va fi confirmata. Aceste unde sunt asociate cu particula Higgs si din moment ce aceasta va interactiona si ea la randul ei cu campul Higgs, va primi masa.

Pentru a produce bosoni Higgs, energia care trebuie concentrata trebuie sa fie cel putin egala cu masa bosonului, motiv pentru care nu am vazut pana in prezent un boson Higgs.

Accelerarea particulelor se face cu ajutorul undelor electrice ce propulseaza particulele prin tunelul circular. LHC-ul are peste 1600 de magneti cantarind peste 30 de tone fiecare, fiind folositi pentru a directiona fluxurile de particule pentru a se curba prin inel.

Curba tunelului este lina, avand circumferinta de 27 de kilometri. Particulele sunt accelerate pana aproape de viteza luminii, pentru ca atunci cand intra in coliziune, energia lor sa se transforme in masa rezultand o pulbere de resturi. La LHC se vor realiza experimente capabile sa inregistreze aceste ramasite ale unui boson Higgs dezintegrat.

Coliderul va produce, cel putin teoretic, bosoni Higgs, ultima particula inca neobservata dintre cele prevazute teoretic de Modelul Standard.

Daca Modelul Standard este corect, atunci la fiecare cateva ore, la LHC va fi produs cate un boson Higgs. In aproximativ trei ani se vor strange suficiente date pentru a dovedi cu certitudine existenta sau inexistenta bosonului Higgs, iar mai apoi, inca un an pentru a aduna rezultatele si pentru a trage concluzii in privinta acestora.

Primul flux de protoni a circulat prin colider in dimineata zilei de 10 septembrie 2008, CERN reusind sa trimita protoni prin tunel in etape de catre trei kilometri.

Tot experimentul este o adevarata provocare. Captarea unor date despre niste particule care dureaza miliardimi de secunda si trec aproape cu viteza luminii, nu este un lucru usor.

Acceleratorul de la Geneva va studia caramizile fundamentale de constructie a tuturor lucrurilor si va revolutiona conceptiile noastre despre materie si univers.

In LHC doua fascicule de particule subatomice numite „hadroni” se vor misca in sensuri opuse acumuland energie la fiecare rotatie. Prin ciocnirea frontala a celor doua fascicule la energii foarte inalte, se vor reproduce conditiile care au existat imediat dupa Big Bang.

Rezultatele experimentelor ne vor arata daca mecanismul Higgs este corect, cati bosoni Higgs exista si care este masa lor. Exista dimensiuni superioare? De ce exista o violare a simetriei intre materie si antimaterie? Se realizeaza in natura Supersimetria? Acestea sunt doar cateva intrebari la care fizicienii ar putea gasi raspunsuri in urma experimentelor de la LHC.

Bibliografie:

Fizica si tehnologiile moderne, vol6, 2008.

http://www.scientia.ro/fizica/58-fizica-nucleara/168-particula-lui-dumnezeu.html

Cititi si www.fizicaparticulelor.ro, un site pe intelesul tuturor cu articole despre fizica particulelor elementare.