Всички знаем и обичаме бозона на Хигс – частицата, която

Всички знаем и обичаме бозона на Хигс – частицата, която е неправилно маркирана в медиите като „ Божията парченце “. Това е субатомна парченце, която за пръв път е видяна в Големия адронен колайдер (LHC) през 2012 година, на поле, което прониква през цялото пространство-време; взаимодейства с доста други частици, като електрони и кварки, осигуряващи тези частици с маса.

Но Хигс, който беше видян в колайдеря, беше изненадващо лек. Според оценките трябваше да е доста по-тежък. Това отваря един забавен въпрос: бозонът на Хигс беше видян, само че това ли е единственият бозон на Хигс? Има ли повече сходни плаващи частици към тях?

Въпреки че към момента нямаме никакви доказателства за по-тежък Хигс, екип от откриватели, основани в LHC, най-големият „ разбивач “ на атоми в света, работи по този въпрос. Надеждата е, че откакто протоните се разрушават дружно в пръстеновидния колайдер, тежките Хигс и даже частиците на Хигс, формирани от разнообразни типове Хигс, могат да се появят и да бъдат видяни.

Ако тежкият Хигс в действителност съществува, тогава би трябвало да преконфигурираме разбирането си за Стандартния модел на физиката на частиците с новооткритото осъзнаване, че за Хигс има доста повече от това, което учените виждат и знаят в този момент. И в границите на тези комплицирани взаимоотношения може да е ключа за всичко – от масата на призрачната парченце неутрино до крайната орис на Вселената.

Без бозона на Хигс, съвсем целият Стандартен модел на физиката се срутва. Но с цел да приказваме за бозона на Хигс, първо би трябвало да разберем по какъв начин Стандартният модел вижда Вселената.

В най-хубавата идея за субатомния свят, построена като се употребява Стандартния модел, това, което мислим като частици, в действителност не е доста значимо. Вместо това има полета. Тези полета проникват и гълтам цялото пространство – време. Има едно поле за всеки тип частици. Така че има поле за електрони, поле за фотони и по този начин нататък и по този начин нататък. Това, което мислим за частици, са в действителност локални дребни трептения в техните съответни полета. И когато частиците взаимодействат (като, да речем, отскачат една от друга), това в действителност са вибрациите в полетата, които основават доста комплициран танц.

Бозонът на Хигс има специфичен тип поле. Подобно на другите полета, то прониква през цялото пространство – време и също по този начин може да взаимодейства и да играе с полетата на всички останали.

Но полето на Хигс има две доста значими задания, които не могат да бъдат реализирани от нито едно друго поле. Първата задача е да взаимодейства с бозоните W и Z (чрез съответните им полета), носителите на слабата нуклеарна мощ. Като взаимодействат с тези други бозони, Хигс може да им даде маса и те да останат отделени от фотоните, носителите на електромагнитна мощ. Без намесата на хигс бозонът, всички тези носители биха се слели дружно и тези две сили (слабата нуклеарна мощ и електромагнитната сила), също биха се слели. Другата работа на бозона на Хигс е да взаимодейства с други частици, като електроните; по този начин той също им дава маса. Всичко това явно работи добре, тъй като нямаме различен метод да разбираем по какъв начин се появяват масите на тези частици.

Всичко това беше теоретично създадено още през 60-те години на предишния век посредством поредност от комплицирани математики, само че има единствено един дребен проблем в тази доктрина: Няма същински метод да се предскаже точното тегло на бозона на Хигс. С други думи, когато се търси частицата (която е дребната местна осцилация на доста по-голямото поле) в ускорителя на частиците, не се знае тъкмо какво и тъкмо къде ще се откри.

През 2012 година учените от LHC оповестиха откриването на бозона на Хигс, откакто са разкрили няколко от частиците, които съставляват полето на Хигс, когато протоните са били разрушени един в различен при съвсем светлинна скорост. Тези частици са имали маса от 125 гигаелектронволта (GeV), или към еквивалента на 125 протона – тъй че е много тежък, само че не и необикновено голям.

На пръв взор всичко това звучи добре. Физиците в действителност не са имали твърда прогноза за масата на бозона на Хигс, тъй че тя може да бъде каквато и да е. Проблемът е, че има някакво съмнение, тип на полу-предсказания за масата на бозона на Хигс, учредена на метода, по който взаимодейства с още една парченце, най-горния кварк. Тези калкулации плануват много по-голяма стойност от 125 GeV. Възможно е тези прогнози да са неправилни, само че по-късно би трябвало да се върнем назад към математиката и да разберем от къде идва всичко това. Или несъответствието сред необятните прогнози и действителността на това, което е открито в LHC, може да значи, че историята на бозона на Хигс е към момента неразкрита и по-голяма от това, което в този момент се знае.

Възможно е да има обилие от частици на Хигс, които обаче, са прекомерно тежки, с цел да ги забележим със настоящето потомство колайдери. (Това ни връща към известното уравнение на Айнщайн E = mc 2, което демонстрира, че силата е маса и масата е сила. Колкото по-висока е масата на частицата, толкоз повече сила има и толкоз повече сила е нужна, с цел да се сътвори тази тежка парченце.)

Всъщност, някои спекулативни теории, които прокарват нашето знание за физиката оттатък Стандартния модел, предсказват съществуването на тези тежки Хигс бозони. Точната природа на тези спомагателни Хигс герои зависи от теорията, несъмнено, варираща на всички места от просто едно или две извънредно тежки Хигсови полета до огромни композитни структури, направени от голям брой разнообразни типове хигс бозони, залепени дружно.

Теоретиците се пробват да намерят какъвто и да е вероятен метод да тестват тези теории, защото множеството от тях са просто недостъпни за актуалните опити. В неотдавнашна публикация, оповестена в „ Journal of High Energy Physics “, екип от физици е предложи да се търси съществуването на повече Хигс бозони, въз основата на особения метод, по който частиците могат да се разпадат в по-леки, по-лесно разпознаваеми частици като електрони, неутрино и фотони. Тези разпадания обаче, са извънредно редки, тъй че до момента в който по принцип могат да бъдат открити с LHC, ще са нужни доста повече години за търсенето им и за събиране на задоволително данни.

Едно е ясно, когато става въпрос за тежките Хигс бозони, просто би трябвало огромно самообладание.