Tip:
Highlight text to annotate it
X
Higgsův boson, část I: Co to je a proč je důležitý
Rovnou k věci: k 4. červenci 2012 je Higgsův boson poslední zásadní část
Standardního modelu částicové fyziky k experimentálnímu potvrzení. "Ale", možná
se ptáte. "proč byl Higgsův boson zahrnutý ve Standardním modelu po boku známých
částic jako elektronů, protonů a kvarků, když nebyl objeven v
sedmdesátých letech?" Dobrá otázka. Dva hlavní důvody:
Zaprvé, stejně jako elektron je excitace elektronového pole, Higgsův boson je
prostě částice, která je excitací všudypřítomného Higgsova pole.
Higgsovo pole, na druhou stranu, hraje zásadní roli v našem modelu radioaktivního rozpadu, nazývaném
slabou interakcí (Higgs hlavně vysvětluje, proč je tak slabá).
O tom budeme více mluvit v dalším videu, ale i když byla teorie slabé interakce potvrzena
v osmdesátých letech, v rovnicích je Higgsovo pole tak neoddělitelně provázané se slabou interakcí,
že dodnes se nám nepodařilo potvrdit jeho samostatnou existenci.
Druhým důvodem, proč zahrnout Higgse do Standardního modelu je slovíčkaření o
Higgsovu poli dávajícímu ostatním částicím hmotnost. Ale proč musí věci vůbec "dostávat"
hmotnost? Není hmotnost prostě vnitřní vlastnost hmoty, jako elektrický
náboj? No, v částicové fyzice... Ne. Pamatujte, že ve Standardním modelu nejdřív napíšeme
matematický "seznam ingrediencí" všech částic, které myslíme, že jsou v přírodě
(a jejich vlastnosti). Můžete se podívat na moje video o "teorii všeho" pro rychlé proškolení.
Poté projedeme tento seznam takovým velkým matematickým strojem, který plive rovnice, které
nám říkají, jak se tyto částice chovají.
Ale když se pokusíme zahrnout hmotnost jako vlastnost částic na náš seznam ingrediencí,
matematický stroj se rozbije. Možná hmotnost byla špatná volba... Ale většina částic pozorovaných
v přírodě má hmotnost, takže musíme přijít na nějaký chytrý způsob, jak použít přísady tak, aby
vyplivl hmotnost ve výsledných rovnicích, aniž by to byl vstup - něco jako když
necháte kvasnice, cukr a vodu zkvasit do alkoholu, který tam na začátku nebyl.
A jak asi žíznivě očekáváte, řešením je vhodit kvasené Higgsovo pole
společně s dalšími přísadami Standardního modelu, takže když necháme matiku kvasit,
dostaneme částice s hmotností! Ale tento model také vaří něco, co jsme NECHTĚLI:
samostatnou Higgsovu částici, obávaný boson. A jelikož tento model funguje tak dobře
na všechno ostatní, došlo nám, že osamocený boson bude asi taky dobře!
Abychom to shrnuli, Higgsův boson je částice, což je zbytková excitace Higgsova
pole, které je zase potřeba ve Standardním modelu, aby 1.) vysvětlilo slabé interakce
a 2.) vysvětlilo proč vůbec nějaká z částic má hmotnost. Nicméně, boson je
jediná část Higgsova pole, která je nezávisle ověřitelná, přesně protože ostatní části
jsou propleteny se slabou interakcí a s dáváním částicím hmotnost. Fakt, že
Higgsův boson je tak nezávislý na zbytku Standardního modelu, je důvod, proč je to poslední
část skládačky k objevení - a pokud se ukáže být přesně tím, co předpokládáme,
Standardní model bude úplný.
Jediným problémem je, že víme, že Standarní model NENÍ úplným popisem
vesmíru (například úplně vynechává gravitaci). Takže pro fyziky by
bylo mnohem zajímavější, kdyby se ukázal být trochu něčím jiným,
než čekáme... Pak bychom mohli být na stopě tomu, jak dosáhnout hlubšího porozumění
vesmíru. Takže přestože jsme právě udělali objev, nemůžeme jen nečinně přihlížet.
Potřebujeme nápovědu, pane Higgsi.
Pokračování v II a III části