Higgsov bozón
Higgsov bozón (alebo Higgsova častica) je častica vo fyzikálnom štandardnom modeli. V 60. rokoch 20. storočia Peter Higgs ako prvý naznačil, že by táto častica mohla existovať. Dňa 14. marca 2013 vedci v CERN-e predbežne potvrdili, že našli Higgsovu časticu.
Higgsova častica je jednou zo 17 častíc štandardného modelu, fyzikálneho modelu, ktorý opisuje všetky známe základné častice. Higgsova častica je bozón. Predpokladá sa, že bozóny sú častice, ktoré sú zodpovedné za všetky fyzikálne sily. Ďalšie známe bozóny sú fotón, bozóny W a Z a gluón. Vedci zatiaľ nevedia, ako spojiť gravitáciu so štandardným modelom.
Higgsovo pole je fundamentálne pole, ktoré má zásadný význam pre teóriu časticovej fyziky. Na rozdiel od iných známych polí, ako je napríklad elektromagnetické pole, Higgsovo pole nadobúda takmer všade rovnakú nenulovú hodnotu. Otázka existencie Higgsovho poľa bola poslednou neoverenou časťou štandardného modelu časticovej fyziky a podľa niektorých bola "ústredným problémom časticovej fyziky".
Higgsov bozón je ťažké odhaliť. Higgsov bozón je v porovnaní s inými časticami veľmi hmotný, takže nevydrží dlho. V okolí sa zvyčajne nenachádzajú žiadne Higgsove bozóny, pretože na ich vytvorenie je potrebná veľká energia. Veľký hadrónový urýchľovač v CERN-e bol postavený najmä z tohto dôvodu. Urýchľuje dva zväzky častíc na takmer svetelnú rýchlosť (pohybujú sa opačnými smermi) a potom ich nasmeruje na dráhu, na ktorej sa navzájom zrazia.
Pri každej zrážke vzniká príval nových častíc, ktoré detektory zachytia v okolí miesta zrážky. Stále existuje len veľmi malá šanca, jedna k desiatim miliardám, že sa objaví Higgsov bozón a bude detekovaný. Aby sa našlo tých niekoľko zrážok s dôkazmi Higgsovho bozónu, LHC rozbíja trilióny častíc a superpočítače prechádzajú obrovské množstvo údajov.
Higgsove bozóny sa riadia zákonom zachovania energie, ktorý hovorí, že žiadna energia nevzniká ani sa neničí, ale môže sa prenášať alebo meniť svoju formu. Najprv sa energia začína v meracom bozóne, ktorý interaguje s Higgsovým poľom. Táto energia je vo forme kinetickej energie ako pohyb. Po interakcii meracieho bozónu s Higgsovým poľom sa spomalí. Toto spomalenie znižuje množstvo kinetickej energie v meracom bozóne. Táto energia sa však nezničí. Namiesto toho energia z pohybu prechádza do poľa a premieňa sa na hmotnostnú energiu, čo je energia uložená v hmote. Vytvorená hmota sa môže stať tým, čo nazývame Higgsov bozón. Množstvo vytvorenej hmoty vychádza zo slávnej Einsteinovej rovnice E=mc2, ktorá hovorí, že hmotnosť sa rovná veľkému množstvu energie (napríklad 1 kg hmotnosti zodpovedá takmer 90 kvadriliónom joulov energie - rovnakému množstvu energie, ktoré spotrebuje celý svet v roku 2008 približne za hodinu a štvrť). Keďže množstvo energie hmoty vytvorenej Higgsovým poľom sa rovná množstvu kinetickej energie, ktorú stratil merací bozón spomalením, energia sa zachováva.
Higgsove bozóny sa používajú v rôznych vedecko-fantastických príbehoch. Fyzik Leon Lederman ho v roku 1993 nazval "božskou časticou".
Počítačom vytvorený obraz Higgsovej interakcie
Vyhľadávanie
Dňa 12. decembra 2011 dva tímy ATLAS a CMS na Veľkom hadrónovom urýchľovači, ktoré hľadali Higgsov bozón, oznámili, že konečne zaznamenali výsledky, ktoré by mohli naznačovať existenciu Higgsovho bozónu; nevedeli však s istotou, či je to pravda.
Dňa 4. júla 2012 tímy na Veľkom hadrónovom urýchľovači oznámili, že objavili časticu, o ktorej si myslia, že je to Higgsov bozón.
14. marca 2013 tímy vykonali oveľa viac testov a oznámili, že si teraz myslia, že nová častica je Higgsov bozón.
Otázky a odpovede
Otázka: Čo je Higgsov bozón?
Odpoveď: Higgsov bozón je častica vo fyzikálnom štandardnom modeli. Prvýkrát ho navrhol Peter Higgs v 60. rokoch 20. storočia a jeho existenciu potvrdili vedci v CERN-e 14. marca 2013. Je to jedna zo 17 častíc v štandardnom modeli a je to bozón, o ktorom sa predpokladá, že je zodpovedný za fyzikálne sily.
Otázka: Ako funguje Higgsovo pole?
Odpoveď: Higgsovo pole je fundamentálne pole, ktoré nadobúda nenulovú hodnotu takmer všade. Bolo poslednou neoverenou časťou Štandardného modelu a jeho existencia sa považovala za "ústredný problém časticovej fyziky". Keď s ním meracie bozóny interagujú, spomaľujú sa a ich kinetická energia prechádza do tvorby energie hmoty, ktorá sa stáva tým, čo nazývame Higgsov bozón. Tento proces sa riadi zákonom zachovania energie, pri ktorom sa žiadna energia nevytvára ani neničí, ale môže sa prenášať alebo meniť svoju formu.
Otázka: Prečo je ťažké odhaliť Higgsov bozón?
Odpoveď: Higgsov bozón má v porovnaní s inými časticami veľmi veľkú hmotnosť, takže netrvá veľmi dlho. Zvyčajne nie je v okolí, pretože na jeho vytvorenie je potrebná veľká energia. Na ich nájdenie vedci používajú superpočítače, ktoré preosievajú obrovské množstvo údajov z biliónov zrážok častíc vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v CERN-e. Dokonca aj vtedy je len malá šanca (jedna k 10 miliardám), že sa objaví dôkaz o existencii Higgsovho bozónu a že sa ho podarí odhaliť.
Otázka: Aké ďalšie známe bozóny existujú?
Odpoveď: Medzi ďalšie známe bozóny patria fotóny, bozóny W a Z a gluóny.
Otázka: Ako súvisí Einsteinova rovnica E=mc2 s tvorbou energie hmoty z kinetickej energie?
Odpoveď: Einsteinova slávna rovnica hovorí, že hmotnosť sa rovná extrémne veľkému množstvu energie (napríklad 1 kg = 90 kvadriliónov joulov). Keď sa kinetická energia z meracích bozónov interagujúcich s Higgsovým poľom spomalí, rovnaké množstvo kinetickej energie prejde na vytvorenie hmotnostnej energie, ktorá sa stane tým, čo nazývame Higgsov bozón - čím sa celková energia podľa zákonov zachovania zachová.
Otázka: Akú úlohu zohrávajú vedecko-fantastické príbehy v súvislosti s pochopením fungovania Higgsových bozónov?
Odpoveď: Vedecko-fantastické príbehy často obsahujú higgsbóny ako súčasť zápletky, ale tieto príbehy nemusia nevyhnutne poskytovať presné vedecké informácie o tom, ako fungujú - slúžia skôr na zábavu ako na čokoľvek iné!
