Šajā emuāra ierakstā vienkāršā un interesantā veidā ir paskaidrots, kāpēc Higsa bozonu sauc par "dievišķo daļiņu", un kāda ir tā zinātniskā nozīme.
Dieva daļiņas, Higsa bozona, esamības apstiprinājums
“Dieva daļiņas Higsa bozona eksistences apstiprinājums” bija bieži redzams virsraksts 2013. gada 4. oktobrī. Starptautiska pētnieku komanda, tostarp Tokijas Universitāte un Augstas enerģijas paātrinātāju pētniecības organizācija (KEK) Japānā, atklāja Higsa bozona eksistenci, un ziņu un reāllaika meklēšanas rezultātu saraksti bija pilni ar stāstiem par Higsa daļiņu. Izpētīsim Higsa bozonu, dēvētu par “Dieva daļiņu”, kas aizkustināja zinātnieku aprindas un par ko 2013. gadā tika piešķirta Nobela prēmija.
Kas ir Higsa bozons?
Lai saprastu, kas ir Higsa bozons, mums vispirms ir jāsaprot dabas fundamentālie spēki un matērijas pamatelementi. Dabā pastāv gravitācija, vājais spēks, elektromagnētiskais spēks un spēcīgais spēks. Standarta modelis, ko pašlaik izmanto zinātnieku aprindas, analizē matērijas pamatelementus, ņemot vērā šo spēku izcelsmi. Standarta modelis postulē, ka, dalot matēriju, iegūst atomus, kas sastāv no protoniem, neitroniem un elektroniem. Šo dalīšana atklāj kopumā 17 fundamentālas daļiņas: sešus smagos kvarkus, sešus vieglos leptonus, četras spēku nesošas daļiņas un Higsa bozons. Šis standarta modelis ir izveidots kā visuzticamākais teorētiskais pamats, veicot plašu eksperimentālu pārbaudi, un pašreizējā zinātniskā izpratne balstās uz to. Starp šīm daļiņām Higsa bozons ir tas, kas ir atbildīgs par masas piešķiršanu pārējām 16 komponentēm.
Higsa daļiņas atklāšanas process
16 daļiņas, izņemot Higsa daļiņu, jau bija atklātas eksperimentu ceļā. Tāpēc zinātnieki no dažādām valstīm veica eksperimentus, izmantojot daļiņu paātrinātājus, lai atklātu pēdējo daļiņu – Higsa daļiņu. Daļiņu paātrinātājs ir mašīna, kas spēj paātrināt objektus līdz ārkārtīgi lielam ātrumam. Izmantojot šo mašīnu, divi objekti tika paātrināti līdz ārkārtīgi lielam ātrumam, sadūrās, un iegūtās daļiņas tika analizētas, tādējādi atklājot Higsa bozonu. Lai gan daļiņas, kas tika uzskatītas par Higsa bozonu, tika atklātas pirms 4. oktobra, nebija nekādas pārliecības. Šoreiz ar vairāk nekā 99.99% varbūtību tika pierādīts, ka tas patiešām ir Higsa bozons, padarot atklājumu oficiālu.
Higsa bozona atklāšanas vērtība
Kā minēts iepriekš, pašreizējā zinātnieku aprindas balstās uz standarta modeli. Izmantojot standarta modeli, neradās nekādas no tā atšķirīgas situācijas, tāpēc tas tika uzskatīts par pareizu, taču nebija pierādījumu, kas apstiprinātu tā precizitāti. Tad tika atklāts Higsa bozons, kas sniedza pierādījumus tam, ka standarta modelis ir precīzs. Līdz ar to līdzšinējie zinātniskie sasniegumi ir ieguvuši pamatotību. Stīvens Hokings pat atzīmēja: "Ja Higsa bozons nebūtu atklāts, zinātnieku aprindas būtu bijušas laimīgākas." Tas ir tāpēc, ka, ja Higsa daļiņa nebūtu atklāta, standarta modelis nebūtu ieguvis pārliecību. Ja standarta modelis būtu nepareizs, tas varētu novest pie visa iepriekšējā zinātniskā satura apvērsuma — būtībā zinātnieku aprindas varētu būt apgrieztas kājām gaisā. Tādējādi Higsa daļiņas atklāšana piešķīra pamatotību zinātnieku aprindu esošajam darbam un iezīmēja nozīmīgu pagrieziena punktu, novelkot robežu zinātnei.
Masas piešķiršana ar Higsa daļiņu
Kā minēts iepriekš, Higsa daļiņai piemīt īpašība piešķirt masu matērijai. Patiesībā masu matērijai nepiešķir pats Higsa bozons; drīzāk Higsa daļiņa rodas masas piešķiršanas procesā, izmantojot Higsa mehānismu. Higsa mehānisms ir ļoti sarežģīts jēdziens, ko var izskaidrot, izmantojot analoģiju ar magnētiem. Magnētiem piemīt polaritāte, kas rodas tāpēc, ka elektroni magnēta atomos ir izvietoti noteiktā virzienā. Šī polaritāte liek objektiem pielipt pie magnēta, un, lai tos atdalītu, ir nepieciešams spēks. Šo spēku var uzskatīt par masu. Citiem vārdiem sakot, kad vienai daļiņai piemīt noteikts virziens, tā piesaista apkārtējās daļiņas, un šajā procesā rodas masa un Higsa daļiņa. Tāpēc Higsa daļiņas atklāšana ļauj mums ieskatīties, kā matērija iegūst masu.
Dieva daļiņa?
Higsa bozonu bieži sauc par “Dieva daļiņu”. Šis termins atspoguļo zinātnieku aprindu filozofiju par eksistenci. Zinātnieku aprindas uzskata, ka eksistē tas, kam piemīt masa. Tāpēc Higsa bozons, kas piešķir matērijai masu, rada matērijas eksistenci. Šī būtne, kas rada jeb ģenerē matēriju, atbilst Dievam, tāpēc Higsa bozonu sauc par “Dieva daļiņu”. Šie aspekti dažkārt ir izraisījuši Higsa bozona atklāšanas pretrunas ar reliģiju.
Higsa bozons un Visuma izcelsme
Higsa bozona atklāšana arī būtiski ietekmēja mūsu izpratni par Visuma izcelsmi. Tūlīt pēc Lielā sprādziena agrīnais Visums bija ārkārtīgi karsts un blīvs, un visas daļiņas pastāvēja bez masas. Laika gaitā Visums paplašinājās un atdzisa, ļaujot veidoties Higsa laukam. Pateicoties šim laukam, daļiņas ieguva masu. Šim procesam bija izšķiroša loma Visuma struktūras un īpašību noteikšanā. Tāpēc Higsa bozona atklāšana ir kas vairāk nekā tikai fizikas sasniegums; tā sniedz svarīgas norādes, lai izskaidrotu Visuma izcelsmi un mūsu pašu eksistenci.
Secinājumi
Mēs tagad esam izpētījuši Higsa bozonu. Tas tika atklāts 2013. gada 4. oktobrī, izmantojot daļiņu paātrinātāju, un tam ir masas piešķiršanas loma standarta modelī, kas pašlaik apraksta zinātnes pasauli. Tā kā tā ir pēdējā standarta modeļa paredzētā atklātā daļiņa, tās apstiprinājums pierādīja pašu modeli un apstiprināja zinātnieku aprindu līdz šim paveiktos atklājumus. Sakarā ar tā lomu masas piešķiršanā matērijai tas ir dēvēts arī par "Dievišķo daļiņu". Mēs ceram, ka izpratne par Higsa bozona atklāšanu, kas ir atstājis tik nozīmīgu nospiedumu zinātnē, palīdzēs jums labāk izprast zinātnes pasauli.
