Божија честица можда није онаква каквом се чинила
Хигсов бозон, честица за коју се сматра да објашњава како друге честице добијају масу, је мала, али не и најмања.
Теорије су одавно предвиђале постојање чак и мањих честица од Хигсовог бозона, а недавно истраживање указује на постојање такозваних техникваркова.
Међутим, за његово доказивање, потребан је Велики хадронски сударач, који је тренутно у фази реконструкције, каже Томас Ритов, физичар Универзитета Јужне Данске.
"Сузили смо избор на свега неколико теорија о правим својствима Хигсове честице и Хигсовог механизма", рекао је он.
Постојање Хигсовог бозона, или "божије честице" потврђено је 2012. у CERN-у у Швајцарској. Питер Хигс, научник из Велике Британије и Франсоа Енглер из Белгије, који су радили на теорији о овој честици, добили су 2013. Нобелову награду из области физике.
Проблем природности
Честица би требало да објасни зашто већина градивних елемената материје има масу. Међутим, вакуум, како га виде научници у оквиру теорије квантног поља, није празан, него се састоји од низа невидљивих "виртуалних" честица које константно израњају и нестају.
Када Хигсове честице пролазе кроз вакуум, оне треба да реагују са тим виртуалним честицама, а у том процесу повећавају сопствену масу до невjероватних вриједности и до више милијарди пута од оне измјерене у сударачу.
Зато би њихова маса требало да се пореди са такозваном Планковом масом, која је основна јединица масе у систему Планкових јединица и једнака 2.18 × 108 килограма.
"Питање је зашто је измјерена маса Хигсовог бозона толико мања од Планкове масе", каже Рјитов.
Да се вриједности не би толико разликовале, теорија стандардног модела захтјева висок степен подешавања, како би се изједначиле разлике у измереној маси Хигсовог бозона и такозване "голе масе".
Ова потреба за финим подешавањем позната је и као проблем природности – "трн у оку теоретских физичара који се баве честицама", како то каже Ритов.
"Теорија није лијепа и елегантна како очекујемо од оне која, у принципу, треба да опише материју на најосновнијем нивоу. Стандардни модел захтјева огромну количину финог подешавања", рекао је он.
Како би се уклонила потреба за финим подешавањем и добио одговор на питање масе Хигсовог бозона, физичари предлажу проширење стандардног модела, од којих је најпопуларније суперсиметрија.
Ова теорија предвиђа теже суперчестице за сваку честицу Стандардног модела.
Ове суперчестице би укинуле ефекат виртуалних честица у вакууму, смањиле масу Хигсовог бозона и уклониле потребу за било каквим финим подешавањима.
Ни једна од ових хипотетичких честица до сад није опажена.
Ипак, постоје многе теоријске индикације да је Хигсова честица можда сачињена од других честица, такозваних техни-кваркова, каже Ритов.
"Проблема нема ако је Хигсова честица састављена од ситнијих градивних елемената природе који су повезани новом силом – техниколор силом – како би формирали Хигсову честицу, слично као што се кваркови повезују како би формирали протоне и неутроне.
Ево како би техникваркови рјешили ово питање масе: Велике исправке у вриједности масе Хигсовог бозона у стандардном моделу потребне су јер се претпоставља да је он фундаментална честица – дакле, није сачињен ни од чега другог – са нултим спином.
Техникваркови су честице са спином вриједности једне половине, каже Ритов, па би тако, комбинујући два техникварка, било могуће сачинити честицу са нултим спином, каква је Хигс.
"Испоставља се да само теорије са техникварковима немају проблем природности", каже Ритов.
Идеја о постојању техникваркова постоји од краја седамдесетих, али је тек недавно развијено неколико прецизнијих детаља оригиналног модела.
У посљедњем раду објављеном на сајту Арxив, Ритов и његове колеге излажу да Хигс мора да има унутрашњу структуру, излажући низ теорија које "имају права рјешења проблема финог подешавања стандардног модела и враћају субатомски свијет у хармонију".
Разумијевање тамне материје
Теоретски физичар Кимо Туоминен са Универзитета у Хелсинкију, који није био укључен у Ритов рад, каже да је рад данског физичара ојачао основе ранијих модела.
Иако је унутрашња структура Хигсовог бозона и даље ствар спекулација, "техникваркови остају отворена могућност коју би требало темељно испитати" у будућим експериментима, рекао је Туоминен за Live Science.
Када Велики хадронски сударач поново почне са радом 2015. биће у стању да изводи сударе максималне енергије 14 TеV и детаљно ће испитивати Хигсов бозон.
"Прикупљање више података при већој енергији судара омогућиће нам да додатно тестирамо ове моделе", рекао је Туоминен.
Пратите нас на нашој Фејсбук и Инстаграм страници и Твитер налогу.
