Бозон Хиггса: подробности
AstroNews.ru - 21 Февраля 2013 01:23:07
Введение
По причине большого количества вопросов о Бозоне Хиггса в одной из предыдущих новостей мы решили продолжить тему и рассказать об этом поподробнее. Разрабатывая эту статью мы пытались сделать ее максимально удобной и возможной для понимания.
Постоянная Планка
Свет, а так же любое другое электромагнитное излучение - это одно из наиболее удивительных природных явлений. Наука до сих пор не может объяснить, что это, однако, как оно себя ведет, ученые всего мира изучают уже не первый век и добились действительно немалых успехов. С одной стороны свет (или любое другое электромагнитное излучение) - это поток частиц, называемых фотонами. Каждый фотон обладает массой, путь и ничтожной, а следовательно несет энергию. Наименьшую энергию имеют радио волны. Фотоны, обладающие большей энергией классифицируются, как фотоны микроволн. Далее с повышением энергии фотоны несут в себе инфракрасное излучение (тепло) и, наконец, видимый для глаза спектр. Человеческий глаз улавливает их, информация передается в мозг, который на основе ее формирует изображение.
С другой стороны свет - это волны, причем волны, которым для распространения не нужна среда. Частота волны определяет, что это за излучение. Вы никогда не назовете водяные брызги и морскую волну одним и тем же. А электромагнитное излучение совмещает в себе все эти свойства.
Отложив попытки объяснить, почему свету удается совмещать в себе и то и другое, ученые стали исследовать сам процесс и то, как именно он происходит. Частота волны, безусловно, прямо пропорциональна энергии фотона. Коэффициент этой пропорции называется постоянной Планка. Эта константа показывает, сколько Джоулей энергии содержит в себе фотон, частота волны которого - 1 Гц (от автора: упрощено для понимания, на деле определение несколько сложнее).
Момент импульса
Абсолютно все, что существует в нашем мире состоит из мельчайших частиц, каждая из них находится в постоянном движении при нормальных условиях. Обычно это движение сводится к вращению в той или иной форме. Количество вращательного движения в физике определяется величиной, называемой моментом импульса. В случае, если речь идет об элементарных частицах микромира: эта величина носит название Спин. По сути, спин показывает, на сколько быстро вращается частица, какой массой обладает и как именно распределена эта масса.
Спин равен произведению постоянной Планка на величину, характерную для конкретного типа частицы. По сути, спин частицы - это величина, показывающая во сколько раз энергия частицы, являющейся частью излучения частотою в 1 Гц превышает энергию фотона (опять же, определение упрощено). Спин фотона равен единице.
Бозон - это такая частица, спин которой равен целому числу. Иными словами - это такая частица, которая ведет себя как несколько фотонов, сцепленных вместе, но при этом представляет одну частицу.
Поле Хиггса
Любой частице свойственна такая характеристика, как заряд. Частицы с одноименными зарядами отталкиваются, с разноименными - притягиваются. Это взаимодействие называется электромагнитным. Долгое время ученые были уверены в том, что оно постоянно и ничто не может заставить работать его по другому, однако, гипотезы о подобных явлениях строились все время. Одна из них - это существование так называемого поля Хиггса.
Поле Хиггса - это поле, обеспечивающее спонтанное нарушение электромагнитных взаимодействий. Судьбу частиц, попавших в это поле предсказать очень трудно: электроны начнут терять свои орбиты, ядра рассыпаться, будут формироваться атомы совершенно по другому устроенные, чем привычные нам (если их, конечно, все еще можно так называть). Поле Хиггса, как и свет, имеет двоякую суть. Частица этого поля и называется бозоном Хиггса.
Влияние частицы на мир
Теоретически, родившись однажды после большого взрыва, поле Хиггса может пронизывать весь мир. Интенсивность его взаимодействия может нарастать, падать или пульсировать. Однако в любом случае оно не может быть стабильным, как и свет Солнца. Поэтому, если поле Хиггса действительно имеет место быть, то со временем строение микромира может изменяться. Законы физики и химии тоже будут постепенно изменяться вместе с ними. Разрушение мира таким, каким мы его представляем неизбежно, однако это будет не конец, а начало нового мира.
Представить, как он будет выглядеть невозможно, так как то, что делает мир как-либо выглядящим - электромагнитные излучения, так же будут неизбежно меняться и преобразовываться.
Мы пока не знаем, существуют ли бозоны Хиггса наверняка и как они себя ведут, однако, открытая в прошлом году на БАК субатомная частица, предположительно, как раз и есть разыскиваемый бозон Хиггса. Поэтому, если догадки ученых подтвердятся, представление человечества о мире изменится навсегда...