В этой статье мы рассмотрим свойства и значение базона Хикса в нашем понимании фундаментальных частиц и взаимодействий. Узнайте о базоне Хикса и его роли в Стандартной модели физики элементарных частиц на NOCFN.
Cодержание
Введение
Базон Хикса, также известный как хиггсовский бозон, является элементарной частицей и одним из ключевых компонентов Стандартной модели физики элементарных частиц. В этой статье мы рассмотрим свойства и значение базона Хикса в нашем понимании фундаментальных частиц и взаимодействий.
Базон Хикса в Стандартной модели
Базон Хикса является бозоном, квантом поля Хиггса, и возникает в Стандартной модели как результат хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Своим открытием базон Хикса завершает Стандартную модель и объясняет происхождение инертной массы других элементарных частиц, таких как бозоны. Он также объясняет отсутствие массы у частиц сильного и электромагнитного взаимодействия.
Основная функция базона Хикса заключается в предоставлении инертной массы частицам-переносчикам слабого взаимодействия, таким как W- и Z-бозоны. Базон Хикса является скалярной частицей с нулевым спином.
История открытия базона Хикса
Базон Хикса был постулирован британским физиком Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, опубликованных в 1964 году. Однако, его существование было доказано только после многолетних исследований на Большом адронном коллайдере (БАК) в июле 2012 года. Новая частица, обнаруженная на БАК, с массой около 125-126 ГэВ/c², с большой вероятностью является базоном Хикса. В марте 2013 года были получены подтверждающие данные, которые подтвердили, что найденная частица действительно является базоном Хикса.
См. также
Свойства базона Хикса
Базон Хикса обладает следующими свойствами:
- Масса: Основные исследования указывают на массу базона Хикса около 125 ГэВ/c².
- Спин: Базон Хикса обладает нулевым спином.
- Электрический заряд: Базон Хикса не имеет электрического заряда.
- Цветовой заряд: Базон Хикса не обладает цветовым зарядом.
Существуют четыре основных канала рождения базона Хикса: слияние глюонов, слияние WW- или ZZ-пар, в сопровождении W- или Z-бозона, а также вместе с топ-кварками. Базон Хикса может распадаться на различные частицы, включая пару b-кварк-б-антикварк, пару фотонов, пары электрон-позитрон или мюон-антимюон, а также на пары электрон-позитрон или мюон-антимюон с парой нейтрино.
Роль базона Хикса в нашем понимании Вселенной
Базон Хикса играет важную роль в нашем понимании Вселенной и ее фундаментальных взаимодействий. Он позволяет объяснить происхождение массы частиц и взаимодействия между ними. Поле Хиггса, связанное с базоном Хикса, является ключевым компонентом в Стандартной модели физики элементарных частиц.
Исследования базона Хикса также помогают нам понять взаимодействие темной материи с обычной материей через гравитацию и создание массы. Они позволяют ученым строить более полные и точные теории о происхождении Вселенной и ее эволюции.
Заключение
Базон Хикса является ключевым компонентом в Стандартной модели физики элементарных частиц и играет важную роль в нашем понимании Вселенной. Он объясняет происхождение инертной массы частиц и взаимодействия между ними. Исследования базона Хикса помогают нам расширять наши знания о фундаментальных частицах и создавать более полные и точные модели Вселенной.
См. также
Что нам скажет Википедия?
Бозон Хиггса, хиггсовский бозон, хиггсон (англ. Higgs boson) — элементарная частица (бозон), квант поля Хиггса, с необходимостью возникающий в Стандартной модели физики элементарных частиц вследствие хиггсовского механизма спонтанного нарушения электрослабой симметрии. Его открытие завершает Стандартную модель. В рамках этой модели отвечает за инертную массу таких элементарных частиц, как бозоны. С помощью поля Хиггса объясняется наличие инертной массы частиц-переносчиков слабого взаимодействия (W- и Z-бозоны) и отсутствие массы у частицы-переносчика сильного (глюон) и электромагнитного взаимодействия (фотон). По построению хиггсовский бозон является скалярной частицей, то есть обладает нулевым спином.
Постулирован британским физиком Питером Хиггсом в его фундаментальных статьях, вышедших в 1964 году.
Предсказание открытия бозона Хиггса
В теории при минимальной реализации механизма Хиггса должен возникать нейтральный бозон Хиггса (в научных работах такая частица называется бозон Хиггса Стандартной модели).
Впрочем, существуют модели, не требующие введения бозона Хиггса для объяснения масс наблюдаемых частиц Стандартной модели, так называемые бесхиггсовские модели. Отрицательный результат поисков бозона Хиггса послужил бы косвенным аргументом в пользу подобных моделей.
В расширенных моделях спонтанного нарушения симметрии может возникнуть несколько хиггсовских бозонов различной массы, в том числе и заряженные. Массы любых бозонов Хиггса, как не заряженных (H0), так и заряженных (H±), не предсказываются в теории.
История открытия бозона Хиггса
Стандартная модель предсказывает существование поля (называемого Поле Хиггса), которое имеет ненулевую амплитуду в основном состоянии, то есть ненулевое вакуумное ожидаемое значение. Существование ненулевого вакуумного ожидаемого значения приводит к спонтанному нарушению электрослабой калибровочной симметрии (см. хиггсовский механизм).
Обнаружить бозон удалось, только хорошо зная его свойства.
Эксперименты по поиску и оценке массы хиггсовского бозона
Поиски хиггсовского бозона в Европейском центре ядерных исследований (ЦЕРН) на Большом электрон-позитронном коллайдере (LEP) (в 1993 году эксперимент установил нижнюю границу массы бозона Хиггса >52 ГэВ, эксперимент завершён в 2001 году, энергия 104 ГэВ на каждый пучок, то есть суммарная энергия пучков в системе центра масс 208 ГэВ) не увенчались успехом: были зафиксированы три события-кандидата на детекторе ALEPH (англ.) (рус. при массе 114 ГэВ, два — на DELPHI (англ.) (рус. и одно — на L3 (англ.) (рус.. Такое количество событий приблизительно соответствовало ожидавшемуся уровню фона. Предполагалось, что вопрос о существовании бозона Хиггса прояснится окончательно после вступления в строй и нескольких лет работы Большого адронного коллайдера (БАК, LHC).
В 2004 году была проведена повторная обработка данных эксперимента D0 по определению массы t-кварка, проводившегося на синхротроне Тэватрон в Национальной ускорительной лаборатории им. Энрико Ферми, в ходе этой обработки была получена уточнённая оценка массы, что привело к переоценке верхней границы массы бозона Хиггса до 251 ГэВ.
В марте 2013 года в СМИ появились сообщения от отдельных участников исследований о том, что открытая ими в июле 2012 года частица действительно является бозоном Хиггса, так как она имеет совпадающую с ним чётность и измеренные вероятности распадов. Ещё в марте 2013 года исследователи с осторожностью отвечали на вопрос, является ли эта частица бозоном Хиггса, предсказанным Стандартной моделью, или это другой вариант бозона Хиггса, о котором говорят некоторые другие теории, выходящие за рамки Стандартной модели. Но уже к концу 2013 года обе коллаборации, обработав массив полученных данных, пришли к предварительным выводам: выявленный бозон Хиггса не выходит за пределы Стандартной модели и пока нет никаких экспериментальных указаний на физику за её пределами.
Нобелевская премия 2013 года по физике получена Франсуа Энглером и Питером Хиггсом за предсказание этого бозона.
В марте 2015 года коллаборации ATLAS и CMS уточнили предыдущие данные по массе бозона: 125,09±0,24 ГэВ, что примерно на 0,2 % точнее предыдущего значения.
В декабре 2015 года учёные из ЦЕРН объявили, что у них есть свидетельства существования другого бозона с массой около 700 ГэВ, который может оказаться вторым бозоном Хиггса, предсказывался в рамках некоторых расширенных теорий.
