Сви знамо и волимо Хиггсов бозон - који је на згражање физичара погрешно означен у медијима као "божја честица" - субатомска честица која је први пут примећена на Великом хадронском сударачу (ЛХЦ) још 2012. Та честица је комад поља које прожима сав простор-време; интеракција је с многим честицама, попут електрона и кваркова, пружајући тим честицама масу, што је прилично цоол.
Али Хиггс који смо приметили је био изненађујуће лаган. Према нашим најбољим проценама, требало је да буде и много теже. Ово отвара занимљиво питање: Наравно, приметили смо Хиггсов бозон, али је ли то био једини Хигсов бозон? Има ли још лебдјелих вани који раде своје ствари?
Иако још немамо доказа о тежем Хиггсу, тим истраживача са седиштем у ЛХЦ-у, највећем свјетском разбијачу атома, истражује ово питање док говоримо. А прича се да ће се, док се протони сруше унутар судара у облику прстена, силни Хиггови, па чак и Хиггсови честици састављени од разних врста Хиггова, моћи извући из скривања.
Ако тешки Хигг заиста и постоји, онда морамо да конфигуришемо своје разумевање Стандардног модела физике честица са новом проналаском схватања да Хиггс има много више него што среће око. И у тим сложеним интеракцијама могао би се наћи траг за све, од масе сабласно неутриних честица до коначне судбине универзума.
Све о бозону
Без Хиггсовог бозона, поприлично се цео Стандардни модел руши. Али да бисмо разговарали о Хиггсовом бозону, прво морамо да схватимо како Стандардни модел посматра универзум.
У нашој најбољој концепцији субатомског света коришћењем Стандардног модела, оно што ми сматрамо честицама заправо и није много важно. Уместо тога, постоје поља. Ова поља прожимају и упијају сав простор и време. Постоји једно поље за сваку врсту честица. Дакле, постоји поље за електроне, поље за фотоне и тако даље, и тако даље. Оно што ви сматрате честицама су заиста локалне мале вибрације у њиховим одређеним областима. А када честице комуницирају (рецимо, одскачући се једна од друге), то је стварно вибрација на пољима који изводе веома компликован плес.
Хиггсов бозон има посебну врсту поља. Као и остала поља, она прожима сав простор и време, а такође може разговарати и играти се са пољима других.
Али Хиггсово поље има два веома важна посла која не могу постићи ниједно друго поље.
Њен први посао је разговор са В и З бозонима (преко њихових поља), носиоцима слабе нуклеарне силе. Разговарајући с тим другим бозонима, Хигсов је у стању да им додели масу и осигура да остану одвојени од фотона, носача електромагнетне силе. Без ометања Хигсоновог бозона, сви ти носачи би се спојили и те две силе би се спојиле.
Други посао Хигсовог бозона је разговор са другим честицама, попут електрона; кроз ове разговоре, то им такође даје масу. Ово све лепо успева, јер ми немамо други начин да објаснимо масе ових честица.
Лаган и тежак
Све је то разрађено шездесетих година прошлог века низом компликоване, али сигурно елегантне математике, али постоји само једна ситна потеза теорији: Не постоји прави начин да се предвиди тачна маса Хигсовог бозона. Другим речима, када тражите честицу (која је мала локална вибрација много већег поља) у судару честица, не знате тачно шта и где ћете је наћи.
У 2012. години, научници из ЛХЦ-а најавили су откриће Хигсовог бозона након што су пронашли неколико честица које представљају Хиггсово поље када су протони разбијени један о други при брзини светлости. Те честице су имале масу од 125 гигаелектронволта (ГеВ), или отприлике еквивалент од 125 протона - тако да су некако тешке, али невероватно огромне.
На први поглед, све то звучи у реду. Физичари нису заиста имали чврсто предвиђање масе Хиггсовог бозона, тако да је могло бити оно што је хтело да буде; случајно смо нашли масу унутар енергетског распона ЛХЦ. Избаците мјехурић и кренимо са прославом.
Осим што постоје некаква неодлучна, својеврсна, на пола предвиђања о маси Хигсовог бозона на основу начина на који он делује са још једном честицом, горњим кварком. Ови израчуни предвиђају бројчано већи од 125 ГеВ. Могло би се само десити да су та предвиђања погрешна, али онда се морамо кренути математичким путем и схватити где ствари иду по плану. Или неусклађеност између широких предвиђања и реалности онога што је пронађено унутар ЛХЦ-а може значити да прича о Хиггсовом бозону има више.
Хуге Хиггс
Тамо би могла постојати читава гомила Хигсових бозона који су превише тешки да бисмо их видели са тренутном генерацијом сударача честица. (Ствар масе-енергије се враћа у Еинстеинову чувену једнаџбу Е = мц ^ 2, која показује да је енергија маса, а маса је енергија. Што је већа маса честице, то је већа енергија и више енергије је потребно да се створи та тежина ствар.)
У ствари, неке спекулативне теорије које гурају наше знање физике изван стандардног модела предвиђају постојање ових тешких Хигсових бозона. Тачна природа ових додатних Хиггсових ликова, наравно, зависи од теорије, која се креће било где од једноставно једног или два екстра тешка Хиггсова поља до чак композитних структура направљених од више различитих врста Хиггсових бозона који су спојени заједно.
Теоретичари напорно раде покушавајући да пронађу било који могући начин да се теорије тестирају, јер је већина њих једноставно неприступачна тренутним експериментима. У недавном раду објављеном у часопису Пхисицал Хигх Енерги Пхисицс и објављеном на мрежи у часопису о претпринтају арКсив, тим физичара напредио је предлог за тражење постојања више Хигсових бозона на основу осебујног начина на који честице могу пропадати у лакше, лакше препознатљиве честице, попут електрона, неутрина и фотона. Међутим, ови пропади су изузетно ретки, тако да иако ћемо их у принципу моћи пронаћи уз ЛХЦ, требаће још много година тражења да се прикупи довољно података.
Када је реч о тешким Хигговима, само ћемо морати бити стрпљиви.
