00101010

My blog on life the universe and everything…

Higgs Boson – μια ολοκληρωμένη και ξεκάθαρη περιγραφή (αναδημοσίευση απο κείμενο φίλου)

Μιας και ολοι μιλανε για το Higgs Boson αυτες τις μέρες μετα την ενθαρρυντική εξέλιξη της ερευνας στο CERN, ετυχε να ανοιξει μια συζητηση με μερικους φίλους μεσω email για το συγκεκριμένο θέμα. Ένας εκ των εν λόγω φίλων ειναι καθηγητής Κοσμολογίας σε πανεπιστήμιο της Αγγλίαςκαι στην συζητηση που αναπτύχθηκε μας περιεργραψε με εναν -κατα την γνωμη μου- πολυ ξεκάθαρο και κατατοπιστικό τρόπο τι είναι το Χιγκς, τι ακριβώς κάνει και γιατί είναι σημαντική η ανακάλυψη (αν αποδειχτεί οτι πράγματι αυτο που ανακαλύφτηκε είναι το Χιγκς). Με την άδεια του αναδημοσιεύω το email του εδω για όσους ενδιαφέρονται για το συγκεκριμένο θέμα.

———————————————————————————————————

“Το Χιγκς ειναι το τελευταιο κομματι του λεγομενου καθιερωμενου προτυπου (ΚΠ – Standard Model) που περιλαμβανει ολα τα σωματιδια της γνωστης υλης (οχι δηλαδη την σκοτεινη υλη και την σκοτεινη ενεργεια) απο τα οποια αποτελουνται ολα οσα βλεπουμε και εμεις οι ιδιοι. Τα σωματιδια αυτα ειναι δυο ειδων, τα μποζονια και τα φερμιονια. Για παραδειγμα, τα ηλεκτρονια, τα ποζιτρονια κλπ ειναι ολα φερμιονια. Το φωτονιο ειναι μποζονιο. Το Χιγκς ειναι επισης μποζονιο αλλα, σε αντιθεση με το φωτονιο, δεν εχει ιδιοστροφορμη (spin). Ειναι δε το μονο απο τα σωματιδια του ΚΠ που εχει αυτην την ιδιοτητα. Αυτο ειναι σημαντικο για μας τους Κοσμολογους γιατι μεγαλο μερος της θεωρητικης κοσμολογιας χρησιμοποιει θεμελιωδη μποζονια χωρις ιδιοστροφορμη σαν το Χιγκς. Μεχρι τωρα δεν εχει παρατηρηθει ουτε ενα! Το Χιγκς, αν ειναι οντως αυτο, θα ειναι το πρωτο που θα αποδειξει και την γενικη υπαρξη αυτων των σωματιδιων.

Αυτα για το τι ειναι το Χιγκς. Τι κανει το Χιγκς τωρα. Ακουγεται πολυ οτι το Χιγκς “δινει μαζα” σε ολα τα υπολοιπα σωματιδια. Χοντρικα αυτο ειναι σωστο, αλλα πιο ακριβες θα ηταν να πουμε οτι η αλληλεπιδραση με το Χιγκς δινει μαζα στα σωματιδια που εχουν μαζα. Ετσι το φωτονιο που δεν αλληλεπιδρα με το Χιγκς δεν εχει μαζα. Τι ακριβως σημαινει αυτο; Εδω πρεπει να περιγραψω εν συντομια τι ειναι πεδιο και τι σωματιδιο. Το πεδιο ειναι μια ιδιοτητα του χωρου. Θα θυμαστε απο το σχολειο το ηλεκτρικο και το μαγνητικο πεδιο. Προκειται για ενα πεδιο, στην πραγματικοτητα, το ηλεκτρομαγνητικο. Η πηγη του ειναι τα ηλεκτρικα φορτια. Αμα κουνηθουν λιγο τα ηλεκτρικα φορτια που το δημιουργουν το ηλετρομαγνητικο πεδιο διαταρασεται. Πως μεταδιδεται στο χωρο αυτη τη διαταραχη του; Ο Μαξγουελ πρωτος ειχε αποδειξει οτι μεταδιδεται με την ταχυτητα του φωτος. Μαλιστα την διαταραχη του ηλεκτρομαγνητικου πεδιου μπορει κανεις να την παρομοιασει με ενα κυμα που ταξιδευει σε μια κατα τα αλλα ηρεμη θαλασσα (το πεδιο). Το κυμα αυτο εχει ενεργεια και ορμη και αμα χτυπησει σε εναν τοιχο αντανακλαται. Αυτες οι ιδιοτητες ειναι ενδεικτικες οτι η διαταραχη ενος πεδιου μπορει και να ιδωθει ως ενα σωματιδιο που και αυτο εχει ενεργεια και ορμη και αντανακλαται σους τοιχους. Η διαταραχη του ηλεκτρομαγνητικου πεδιου ειναι το φωτονιο. Το φωτονιο ειναι μερος του ηλεκτρομαγνητικου πεδιου οπως το κυμα ειναι μερος της θαλασσας. Ολα τα σωματιδια ειναι διαταραχες των αντιστοιχων πεδιων. Ετσι και το σωματιδιο Χιγκς ειναι η διαταραχη του πεδιου Χιγκς.
Το πεδιο Χιγκς, οπως και ολα τα πεδια, διαρεει ολο τον χωρο. Η αλληλεπιδραση με αυτο το πεδιο υποχρεωνει τα αλλα σωματιδια να κινουναι στο χωρο δυσκολα και αργα. Σα να περπατουνε μεσα σε μαρμελαδα. Καταυτον τον τροπο τα σωματιδια αποκτουνε μαζα (λεει το ΚΠ), γιατι αν ηταν αβαρη θα κινουνταν με την ταχυτητα του φωτος, οπως τα φωτονια που δεν αλληλεπιδρουν με το πεδιο Χιγκς και δεν εχουν μαζα. Υπαρχουν κι αλλα αβαρη σωματιδια αλλα ειναι λιγοτερο γνωστα. Για παραδειγμα τα βαρυτονια, που ειναι οι διαταραχες του βαρυτικου πεδιου. Κι αυτα τρεχουν με την ταχυτητα του φωτος, που δεν ειναι αποκλειστικη για το φως επομενως. Παρεπιτωντος το να ειναι ενα σωματιδιο αβαρες δεν σημαινει οτι δεν “εχει βαρυτητα” (το ακουσα και αυτο στην τηλεοραση). Συμφωνα με την σχετικοτητα, ειναι η ενεργεια που ειναι η πηγη του βαρυτικου πεδιου (οπως τα ηλεκτρικα φορτια ειναι η πηγη του ηλεκτρομαγνητικου πεδιου) και τα αβαρη σωματιδια εχουν ενεργεια (πχ μια ακτινα λεϊζερ).

Τωρα, ολα τα αλλα σωματιδια που προεβλεπε το ΚΠ εχουν ηδη παρατηρηθει, το μονο που ελειπε ηταν το Χιγκς. Εννοειται οτι αμα παρατηρηθει το σωματιδιο, υπαρχει και το αντιστοιχο πεδιο. Αυτο που βρεθηκε στο CERN ειναι ενα καινουριο μποζονιο με μαζα οση περιπου θα πρεπει να εχει το Χιγκς συμφωνα με το ΚΠ. Ομως ακομα δεν εχουν εξακριβωθει ολες οι ιδιοτητες του. Εχει ή δεν εχει ιδιοστροφορμη; Αν οχι τοτε ειναι το πρωτο τετοιο σωματιδιο που ανακαλυπτουμε (Αυτα τα πεδια λεγονται και βαθμωτα πεδια). Αν έχει ιδιοστροφορμη ομως τοτε δεν ειναι το Χιγκς του ΚΠ αλλα κατι αλλο. Το οτι βρεθηκε ενα καινουριο μποζονιο ειναι γεγονος. Ομως το αν αυτο ειναι το Χιγκς ακομη παιζεται. Οπως επισης παιζεται ακομη και το αν ειναι οντως βαθμωτο πεδιο. Επισης νομιζω δεν ειναι ακομα ξεκαθαρο αν το μποζονιο που βρεθηκε ειναι θεμελιωδες ή αν ειναι συνθετο οποτε θα αποτελειται απο μικροτερα θεμελιωδη σωματιδια. Παραλαγες του ΚΠ υπαρχουν που το επιτρεπουν αυτο αλλα ειναι δυσχρηστες και δαιδαλωδεις (λεγονται συλληβδην technicolor και εχουν πρακτικα εγκαταλειφθει εδω και δεκαετιες). Συνθετα βαθμωτα σωματιδια εχουν ανακαλυφθει πολλα (πχ τα σωματδια π – πιονια) αλλα κανενα θεμελιωδες (ως τωρα;).

Τελειονοντας να πω εν ταχει οτι υπαρχει και μια αλλη προταση για το πώς τα σωματιδια της υλης αποκλτουνε μαζα και αυτη ειναι μεσω ενος αλλου μηχανισμου απο τον μηχανισμο Χιγκς, που λεγεται μηχανισμος Στουκελμπερκ και επιστρατευει κι αυτος ενα θεμελιωδες βαθμωτο πεδιο, το πεδιο Στουκελμπεργκ. Το ΚΠ βασιζεται στον μηχανισμο Χιγκς αλλα ο μηχανισμος Στουκελμπερκ χρησιμοποιειται κατα κορον σε επεκτσεις του ΚΠ οπως η θεωρια χορδων. Τελος να πω και οτι εχουμε ηδη παρατηρησεις που ξεφευγουν περα απο το ΚΠ. Για παραδειγμα το γεγονος οτι τα νετρινα εχουν μαζα, εστω και μικρη, παραπεμπει περα απο το ΚΠ γιατι το τελευταιο τα παρουσιαζει αβαρη. Ομοιως με την σκοτεινη υλη και την σκοτεινη ενεργεια.

Τι θα γινοταν αν δεν υπηρχε ο μηχανισμος και το πεδιο Χιγκς; Τοτε ολα τα γνωστα σωματιδια θα ηταν αβαρη και θα ετρεχαν υποχρεωτικα με την ταχυτητα του φωτος. Αρα συμπυκνωσεις της υλης οπως οι γαλαξιες, τα αστρα, οι πλανητες και εμεις οι ιδιοι θα ηταν αδυνατες. Το Χιγκς λοιπον επιτρεπει στα υλικα του συμπαντος να δημιουργησουν συμπυκνωσεις, να παρουν σχημα και μορφη.”

ξεφόρτωσε εδω

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: