Հիգսի բոզոն

Հիգսի բոզոն կամ Հիգսի մասնիկ, տարրական մասնիկ ստանդարտ մոդելում։ Հիմնական կարևորությունն այն է, որ հանդիսանում է Հիգսի դաշտի ամենափոքր հնարավոր գրգռումը^[3][4] (քվանտը)։ Հիգսի դաշտը, ի տարբերություն ավելի հայտնի էլեկտրամագնիսական դաշտի, հնարավոր չի «անջատել» և գրեթե ամենուրեք հաստատուն արժեք ունի։ Այս դաշտի ներկայությամբ է բացատրվում, թե ինչու որոշ հիմնարար մասնիկներ ունեն զանգված, մինչդեռ դրանց փոխազդեցությունները կառավարող սիմետրիաները պահանջում են լինել առանց զանգվածի, և ինչու թույլ ուժերը ավելի կարճ ազդեցության շառավիղ ունեն, քան էլեկտրամագնիսական ուժը։

Հիգսի բոզոն

Ենթադաս	scalar boson?
Տեսակ	ներատոմային մասնիկ
Դասակարգում	բոզոն
Կազմություն	Տարրական մասնիկ
Վիճակագրություն	Բոզոնային
Հիմնարար փոխազդեցություններ	Ձգողականություն
Նշանակումը	${\displaystyle H^{0}}$
Հակամասնիկ	Չեզոք մասնիկ է
Տեսություն	Պիտեր Հիգս (1964)
Հայտնագործում	2013 թ.
Հայտնագործման տարեթիվ	2012
Զանգված	125.03 ԳէՎ/վ2
Էլեկտրական լիցք	0
Սպին	0
Զույգություն	-1
Մոնտե Կարլո դրույթով համար	35[1]
Բաժանվում է	W- և Z-բոզոններ, էլեկտրոն և ֆոտոն[2]
Պիտեր Հիգս, Աստված և մասնիկ
Higgs boson Վիքիպահեստում

Չնայած որ ամենուրեք ներկա է, Հիգսի դաշտի գոյությունը հաստատելը խիստ դժվար է, քանի որ խիստ դժվար է ստեղծել գրգռումներ (այսինքն՝ Հիգսի մասնիկ)։ Այս մասնիկի որոնումները տևեցին ավելի քան 40 տարի և հանգեցրին աշխարհում ամենաթանկ և բարդագույն փորձարարական սարքավորման՝ Մեծ հադրոնային բախիչի կառուցմանը^[5], որը նախանշված է Հիգսի բոզոններ և այլ տարրական մասնիկներ առաջացնելու և ուսումնասիրելու համար։ 2012 թ. հուլիսի 4-ին հայտնաբերվեց նոր մասնիկ՝ 125-ից 127 ԳէՎ/վ² զանգվածով։ Ենթադրաբար դա պետք է լինի Հիգս բոզոնը^[6][7][8]։ 2013 թ. մարտին մասնիկի վարքը և փոխազդեցությունը այլ մասնիկների հետ հաստատված էր փորձով, ինչպիսին որ ենթադրվում էր ստանդարտ մոդելում, ինչպես նաև հաստատվեց, որ մասնիկն ունի դրական զույգություն և զրո սպին^[9]՝ Հիգսի բոզոնի երկու հիմնարար հատկությունները։ Սա բնության մեջ հայտնաբերված առաջին տարրական սկալյար բոզոնն է^[10]։ Իմանալու համար, թե արդյոք այս մասնիկը ճշտորեն համապատասխանում է ստանդարտ մոդելով կանխատեսվածին, թե, ըստ այլ տեսությունների, ուրիշ Հիգսի բոզոն է (ըստ դրանց, կան տարբեր Հիգսի բոզոններ), ավելի շատ տվյալներ են պետք^[11]։

2013 թ․ մարտի 14-ին ՑԵՌՆ-ը հաստատեց, որ հայտնաբերված մասնիկը Հիգսի բոզոնն է^[9]։

Հիգսի բոզոնը անվանումը ստացել է Պիտեր Հիգսի պատվին, վեց գիտնականներից մեկը, ով 1964 թ. առաջադրեց Հիգսի մեխանիզմի գաղափարը, որը ենթադրում էր նման մասնիկի գոյություն։ Չնայած Հիգսի անունն է կապվում այս տեսության հետ, դրա տարբեր մասերը իրարից անկախ մշակել են տարբեր գիտնականներո՝ շուրջ 1960-1972 թթ.։ Զանգվածային լրատվամիջոցները Հիգսի բոզոնը հաճախ անվանում են «Աստծո մասնիկ»՝ այդ անվանումը քաղելով 1993 թ. լույս տեսած «Աստծո մասնիկը. Եթե տիեզերքը պատասխան է, ապա ո՞րն է հարցը» գրքից (The God Particle։ If the Universe Is the Answer, What Is the Question?). անվանում, որը խստորեն քննադատել են շատ ֆիզիկոսներ, ներառյալ Հիգսը, ով դա համարում էր անտեղի սենսացիոնություն^[12][13]։ 2013 թ. հոկտեմբերի տասին առաջին հետազոտողներից երկուսը՝ Պետոր Հիգսը և Ֆրանսուա Էնգլերը իրենց աշխատությունների և կանխատեսումների համար Նոբելյան մրցանակ ստացան^[14]։ Էնգլերի գործընկեր Ռոբերթ Բրոութը մահացել էր 2011 թ., և, ինչպես հայտնի է, Նոբելյան մրցանակը հետմահու չի տրվում՝ բացառությամբ առանձնահատուկ հանգամանքների։

Հատկություններ

Ստանդարտ մոդելում Հիգսի մասնիկը բոզոն է՝ առանց սպինի, լիցքի կամ գունային լիցքի։ Այն նաև խիստ անկայուն է. մասնիկը գրեթե անմիջապես տրոհվում է այլ մասնիկների։ Այն Հիգսի դաշտի չորս բաղադրիչներից մեկի գրգռված վիճակն է։ Հիգսի դաշտը բաղկացած է երկու չեզոք և երկու էլեկտրականապես լիցքավորված սկալյար դաշտերից և ձևավորում է SU(2) համաչափության թույլ իզոսպինի բարդ դուբլետ։ Դաշտի պոտենցիալը մեքսիկական գլխարկի սուր ձևն ունի՝ ամենուրեք (ներառյալ դատարկ տարածությունը) ոչ զրոյական ուժով, որն իր վակուումային վիճակում խախտում է թույլ իզոսպինային համաչափությունը՝ վերածելով էլեկտրաթույլ փոխազդեցության։ Այս դեպքում Հիգսի դաշտի երեք բաղադրիչները «կլանվում են» SU(2) և U(1) տրամաչափային բոզոնների կողմից՝ դառնալով թույլ փոխազդեցության W և Z բոզոննների զանգվածների երկայնական բաղադրիչների։ Մյուս էլեկտրաչեզոք բաղադրիչը առանձին զույգեր է կազմում ֆերմիոնային մասնիկների հետ (Յուկավայի զույգեր)՝ այսպիսով նույնպես զանգվածների գեներացման պատճառ դառնալով։ Տեսության այլ տարբերակներ կանխատեսում են մեկից ավելի Հիգսի դաշտերի և բոզոնների գոյություն։

Ծանոթագրություններ

1. http://pdg.lbl.gov/2013/reviews/rpp2013-rev-monte-carlo-numbering.pdf
2. Aad G., Abajyan T., Abbott B., Abdallah J., Khalek S. A., A.A. Abdelalim, Abdinov O., Aben R., Abi B., Abolins M. et al. Observation of a new particle in the search for the Standard Model Higgs boson with the ATLAS detector at the LHC // Physics Letters B — Elsevier BV, 2012. — Vol. 716, Iss. 1. — P. 1—29. — 29 p. — ISSN 0370-2693; 1873-2445 — doi:10.1016/J.PHYSLETB.2012.08.020 — arXiv:1207.7214
3. Onyisi, P. (2012 թ․ հոկտեմբերի 23). «Higgs boson FAQ». University of Texas ATLAS group. Վերցված է 2013 թ․ հունվարի 8-ին.
4. Strassler, M. (2012 թ․ հոկտեմբերի 12). «The Higgs FAQ 2.0». ProfMattStrassler.com. Վերցված է 2013 թ․ հունվարի 8-ին. «Ինչո՞ւ է տարրական մասնիկների ֆիզիկայում այդքան կարևորվում Հիգսի մասնիկը։ Իրականում դա այնքան էլ կարևոր չէ։ Կարևորվում է Հիգսի դաշտը, որովհետև դա է այդքան կարևորը։»
5. Strassler, M. (2011 թ․ հոկտեմբերի 8). «The Known Particles – If The Higgs Field Were Zero». ProfMattStrassler.com. Վերցված է 2012 թ․ նոյեմբերի 13-ին. «The Higgs field: so important it merited an entire experimental facility, the Large Hadron Collider, dedicated to understanding it.»
6. Biever, C. (2012 թ․ հուլիսի 6). «It's a boson! But we need to know if it's the Higgs». New Scientist. Վերցված է 2013 թ․ հունվարի 9-ին. «'As a layman, I would say, I think we have it,' said Rolf-Dieter Heuer, director general of CERN at Wednesday's seminar announcing the results of the search for the Higgs boson. But when pressed by journalists afterwards on what exactly 'it' was, things got more complicated. 'We have discovered a boson – now we have to find out what boson it is'
   Q: 'If we don't know the new particle is a Higgs, what do we know about it?' We know it is some kind of boson, says Vivek Sharma of CMS [...]
   Q: 'are the CERN scientists just being too cautious? What would be enough evidence to call it a Higgs boson?' As there could be many different kinds of Higgs bosons, there's no straight answer.
   [emphasis in original]»
7. Siegfried, T. (2012 թ․ հուլիսի 20). «Higgs Hysteria». Science News. Վերցված է 2012 թ․ դեկտեմբերի 9–ին-ին. «In terms usually reserved for athletic achievements, news reports described the finding as a monumental milestone in the history of science.»
8. Del Rosso, A. (2012 թ․ նոյեմբերի 19). «Higgs: The beginning of the exploration». CERN Bulletin. Վերցված է 2013 թ․ հունվարի 9-ին. «Even in the most specialized circles, the new particle discovered in July is not yet being called the "Higgs boson". Physicists still hesitate to call it that before they have determined that its properties fit with those the Higgs theory predicts the Higgs boson has.»
9. O'Luanaigh, C. (2013 թ․ մարտի 14). «New results indicate that new particle is a Higgs boson». ՑԵՌՆ. Վերցված է 2013 թ․ հոկտեմբերի 9–ին-ին.
10. Naik, G. (2013 թ․ մարտի 14). «New Data Boosts Case for Higgs Boson Find». The Wall Street Journal. Վերցված է 2013 թ․ մարտի 15-ին. «'We've never seen an elementary particle with spin zero,' said Tony Weidberg, a particle physicist at the University of Oxford who is also involved in the CERN experiments.»
11. Heilprin, J. (2013 թ․ մարտի 14). «Higgs Boson Discovery Confirmed After Physicists Review Large Hadron Collider Data at CERN». The Huffington Post. Վերցված է 2013 թ․ մարտի 14-ին.
12. Sample, I. (2009 թ․ մայիսի 29). «Anything but the God particle». The Guardian. Վերցված է 2009 թ․ հունիսի 24-ին.
13. Evans, R. (2011 թ․ դեկտեմբերի 14). «The Higgs boson: Why scientists hate that you call it the 'God particle'». National Post. Վերցված է 2013 թ․ նոյեմբերի 3–ին-ին.
14. Overbye, D. (2013 թ․ հոկտեմբերի 8). «For Nobel, They Can Thank the 'God Particle'». Նյու Յորք Թայմս. Վերցված է 2013 թ․ նոյեմբերի 3–ին-ին.