Bozon Higgsa

Jak dotąd istnienie bozonu Higgsa nie zostało bezpośrednio udowodnione eksperymentalnie, choć wyniki niektórych eksperymentów potwierdzają poprawność teorii postulującej istnienie tych cząstek.

Bozon Higgsa jest ostatnią cząstką klasycznego Modelu Standardowego, której dotąd nie zarejestrowano.

Uzasadnienie teoretyczne

Istnienie tej cząstki jest uzasadniane teoretycznie mechanizmem Higgsa polegającym na sprzężeniu pól kwantowych materii (pola fermionowe, jak pole elektronowe, pola kwarkowe, pola bozonowe jak pola W i Z itp.) z dodatkowym polem kwantowym, zwanym polem Higgsa, w wyniku którego poprzez spontaniczne złamanie symetrii bezmasowe cząstki Modelu Standardowego nabierają masy.
Innymi słowy, zgodnie z Modelem Standardowym, cząstki występujące w przyrodzie – kwarki i leptony – posiadają masę dzięki oddziaływaniu z polem Higgsa, jakby rodzajem "oporów ruchu", którego nośnikami są bozony Higgsa.

Wyniki eksperymentalne

W chwili obecnej nie istnieje doświadczalny dowód istnienia cząstki Higgsa. Eksperymenty prowadzone przy użyciu akceleratora LEP w CERN w latach 1990-2000 wykazały, że jeżeli cząstka Higgsa istnieje, to jej energia przekracza 114 GeV.
Oczekuje się, iż definitywne rozstrzygnięcie kwestii istnienia (lub nie) cząstki Higgsa stanie się możliwe w eksperymentach ATLAS i CMS, znajdujących się w ośrodku w CERN.

Źródło: Wikipedia (autorzy, na licencji CC-BY-SA 3.0)

Pole Higgsa

Pole Higgsa - skalarne pole postulowane w 1964 roku przez Petera Higgsa. Koncepcja pola Higgsa została wykorzystana przez Stevena Weinberga do konstrukcji Modelu Standardowego.

Dynamiczna zmiana tego pola związana może być ze zmienną energią próżni. Higgs zakładał, że próżnia nie jest pusta, ale wypełnia ją postulowane przez niego pole. Zgodnie z Modelem Standardowym cząstki elementarne uzyskują masę poprzez oddziaływanie z polem, które wypełnia całą przestrzeń. Oddziaływanie z polem Higgsa nadaje cząstce masę niezależnie od położenia i kierunku ruchu. Istnieje ogólna zasada, że im silniejsze jest oddziaływanie z polem, tym większą masę uzyskuje cząstka. Masa, którą cząstki otrzymują poprzez oddziaływanie z polem Higgsa jest masą spoczynkową. Cząstka Higgsa przenosi oddziaływanie z polem, a to oznacza, że jest kwantem tego pola. Mechanizm Higgsa oparty jest o spontaniczne łamanie symetrii i rozwiązuje problem umasowienia bozonów pośredniczących.

Zaproponowana przez Higgsa idea pozwoliła na odkrycie jedności oddziaływania elektromagnetycznego i słabego (oddziaływanie elektrosłabe), ale dotychczas nie poznano reguł rządzących wzrostem masy cząstek. Nadawane przez mechanizm Higgsa masy nie tworzą wyraźnego porządku i zawierają się w przedziałach 0,0005 GeV (elektron) – 91 GeV (kwark t). Na razie nie potwierdzono doświadczalnie istnienia cząstki Higgsa.

Pole Higgsa jest prawdopodobnie przyczyną istnienia trzech generacji cząstek elementarnych. Generacje te nie różnią się niczym poza masą spoczynkową. Być może na podstawowym poziomie istnieje tylko jedna generacja, która oddziałuje z polem Higgsa na trzy sposoby.

Źródło: Wikipedia (autorzy, na licencji CC-BY-SA 3.0)