Higgs bozonu , bilim adamlarının evrenin en temel yapı taşlarının davranışları hakkında en iyi teorisi olan parçacık fiziğinin Standart Modelini oluşturan 17 temel parçacıktan biridir .
Higgs bozonu parçacığı, elli yıl süren bir araştırmadan sonra keşfedilenlerin sonuncusuydu ve atom altı fizikte o kadar temel bir rol oynuyor ki, bazen "Tanrı parçacığı" olarak anılıyor.
Higgs Alan Teorisi
Maddenin en temel özelliklerinden biri "kütle"dir . E'nin enerji olduğu Einstein'ın ünlü E = mc^2 denklemindeki m'dir. c sadece bir sabit - ışık hızı - olduğu için, o zaman bu denklemin bize söylediği şey, ölçüm birimlerindeki bir değişiklik dışında, enerji ve kütlenin aynı şey olduğudur. İnsan vücudu gibi gerçek dünyadaki herhangi bir nesnenin kütlesinin yaklaşık %99'u, atomların içinde temel parçacıkları bir arada tutan bağlama enerjisinden gelir . Bununla birlikte, kütlenin geri kalan %1'i, bu temel parçacıklara özgüdür . Soru şu: Kütlelerini nasıl alıyorlar?
1960'larda, Edinburgh Üniversitesi'nden Peter Higgs de dahil olmak üzere teorik fizikçiler, Avrupa Nükleer Araştırma Örgütü CERN'e göre olası bir cevap buldular.Önerdikleri mekanizma, daha sonra "Higgs alanı" olarak adlandırılan görünmez ama her yeri kaplayan bir alanı içeriyor. Temel parçacıklar kütlelerini bu alanla etkileşimler yoluyla elde ediyorlar.
Farklı parçacıkların farklı kütleleri vardır çünkü hepsi Higgs alanından aynı şekilde etkilenmezler. CERN bilimcisi Stefano Meroli bunu bir kişinin (temel parçacık) bir grup gazetecinin (Higgs alanı) içinden geçmesi benzetmesiyle açıklıyor. Kişi bir ünlüyse, yüksek kütleli bir parçacık gibi savaşmak zorunda kalacaklar, ancak gazeteciler tarafından bilinmiyorsa, düşük kütleli bir parçacık gibi kolayca geçecekler.
Edinburgh Üniversitesi'ne göre Peter Higgs, Higgs alanı hakkındaki orijinal makalesini (o sırada isimsiz) Physical Review Letters dergisine 31 Ağustos 1964'te sundu . Aynı gün, Belçikalı fizikçiler Francois Englert ve Robert Brout'un aynı teoriyi açıklayan başka bir makalesi yayınlandı. Bu onun dikkatine sunulduğunda, Higgs kendi makalesini başka bir tahmin eklemek için değiştirdi - Higgs alanıyla ilişkili yeni bir temel parçacık olması gerektiği. Bozon adı verilen bir parçacık sınıfına aitti ve kendisi son derece yüksek bir kütleye sahip olacaktı. Bu, Higgs bozonu olarak bilinen parçacıktı.
Higgs'in teorisi, temel parçacıkların kütlesi için zarif bir açıklamaydı, ama doğru muydu? Bunu doğrulamanın en bariz yolu bir Higgs bozonunu gözlemlemekti ama bu asla kolay olmayacaktı. Bir kere, Smithsonian Magazine için yazan fizikçi Brian Greene'e göre, Higgs bozonunun son derece kararsız olması ve saniyenin çok küçük bir bölümünde diğer parçacıklara parçalanması bekleniyordu . Ve devasa kütlesi - atom altı standartlara göre - sadece süper yüksek enerjili çarpışmalarda yaratılabileceği anlamına geliyordu. CERN, dünyanın en güçlü parçacık hızlandırıcısı olan Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nı (LHC) inşa ettiğinde, birincil motivasyonlarından biri Higgs bozonunu bulmaktı.
Higgs Bozonu Keşfi
Fizikçiler parçacıkların kütlesini elektron volt (eV) olarak adlandırılan birimlerle ölçerler. Örneğin, bir hidrojen atomunun çekirdeği olan bir protonun kütlesi 938 milyon eV'dir. LHC 2008'de faaliyete geçtiğinde, bilim adamlarının Higgs hakkında kesin olarak bildikleri tek şey, CERN'e göre kütlesinin 114 milyar eV'den büyük olması gerektiğiydi - aksi takdirde önceki nesil parçacık hızlandırıcıları tarafından bulunurdu.Neyse ki, LHC göreve eşit olduğunu kanıtladı ve 125 milyar eV civarında Higgs benzeri bir şeyi artan sayıda ölçüm yaptı. 4 Temmuz 2012'ye kadar artık hiçbir şüphe kalmamıştı ve resmi bir duyuru yapıldı. Higgs bozonu, ilk önerilmesinden yaklaşık 50 yıl sonra nihayet bulunmuştu.
Ne yazık ki, orijinal tahminin arkasındaki üç bilim adamından biri olan Robert Brout, bir yıldan biraz daha uzun bir süre önce ölmüştü. Bununla birlikte, hayatta kalan iki fizikçi, Francois Englert ve Peter Higgs, "atom altı parçacıkların kütlesinin kökenini anlamamıza katkıda bulunan ve yakın zamanda, bilim adamları aracılığıyla onaylanan bir mekanizmanın teorik keşfi için 2013 Nobel Fizik Ödülü'ne layık görüldü. Nobel Vakfı'na göre, tahmin edilen temel parçacığın keşfi" .
Tanrı Parçacığı Mı?
Yüksek enerji fiziği dünyasının dışında, Higgs bozonu genellikle "Tanrı parçacığı"nın çağrıştırıcı ve akılda kalan adıyla anılır. Bu, Leon Lederman ve Dick Teresi'nin konuyla ilgili 1993 tarihli bir kitabının başlığıydı - yazarlar, yayıncının ona "Lanet Parçacık" demelerine izin vermediği için seçildiğini söylüyor. CERN'e göre, "Tanrı parçacığı" takma adı medya tarafından ne kadar sevilse de birçok bilim insanı tarafından sevilmiyor .
"Tanrı parçacığı" olsun ya da olmasın, Higgs bozonunun keşfi son derece önemliydi. Oxford Üniversitesi'nden Pete Wilton'a göre bu, Standart Model yapbozunun son parçasıydı ve bilim insanlarını karanlık maddenin doğası gibi onun ötesinde yatan başka gizemleri anlamaya yönlendirebilir .
Higgs Bozonu Bugün
Kendi başına da Higgs bozonu, CERN'deki ve başka yerlerdeki bilim adamlarına gizemlerinden daha fazlasını açıklamaya devam ediyor. Nasıl çalıştığı ve diğer tüm temel parçacıkların kütlesinden gerçekten sorumlu olup olmadığı hakkında daha fazla bilgi edinmenin bir yolu, Higgs bozonunun diğer parçacıklara bozunmasının farklı yollarını gözlemlemektir. Tipik olarak kuarklara bozunur, ancak aynı zamanda müon adı verilen tamamen farklı bir parçacık sınıfına bozunduğu da bulunmuştur . Bu, kuarklar gibi müonların da kütlelerini gerçekten Higgs mekanizması aracılığıyla aldıklarının güçlü bir göstergesidir.
Higgs bozonunun bizim için daha fazla sürprizi olabilir. Örneğin, keşfedilen parçacık – beklenen kütle aralığının alt ucuna yakın – oradaki tek Higgs olmayabilir. Bazıları şu anda bildiğimizden çok daha büyük bir Higgs bozonu ailesi olabilir. Öte yandan, son araştırmalar , Higgs'in kütlesi kendisinden önemli ölçüde daha büyük olsaydı, evrenin daha hareket etme şansı bulamadan feci bir çöküş geçirmiş olabileceğini öne sürüyor. Bu gerçekten de çoklu evrenin diğer bölümlerinin kaderi olabilir, ama neyse ki bizimki değil. Eğer bu teori doğruysa, varlığımız için Higgs bozonuna teşekkür edebiliriz.
0 Yorumlar