Lecieć, jak higgsy na LEP


Powodem asymetrii między oddziaływaniami elektromagnetycznymi a słabymi jest (hipotetyczna) cząstka, zwana bozonem Higgsa. Foton nie posiada masy, dlatego oddziaływanie elektromagnetyczne, podobnie jak grawitacyjne ma zasięg nieskończony. Oddziaływanie słabe, o zasięgu rzędu rozmiarów kwarków (o ile o rozmiarach można mówić), czyli mniej niż 10-16 cm, ma za pośredników masywne bozony: dwa naładowane (W+ i W-) o masie 81 GeV/c2 i jeden neutralny Z0 (m=93 GeV/c2).

Masa bozonów W i Z jest, według najbardziej prawdopodobnych teorii, wynikiem ich oddziaływania z tzw. bozonem Higgsa. Higgs "dostarcza" też masy kwarkom i leptonom (różnej, dla różnych rodzin leptonów i kwarków). W próżni, po zniknięciu higgsa pozostaje dziura, zwana duchem cząstki Higgsa.

"Boska cząstka" Leona Ledermana (laureata nagrody Nobla, za odkrycie neutrina mionowego) to właśnie sen o higgsie, o ile, jak dodaje sam Lederman, "jest tylko jeden".

Doświadczenia przeprowadzone w CERN w 2001 roku, na krótko przed zamknięciem przyspieszacza elektronowo-pozytonowego LEP, sugerują, że być może higgs (a właściwie dwa z nich) się pojawił, około energii 114 GeV. Teoria tej wartości nie wyklucza, nie potwierdza. Na Higgsa, w CERN-ie już się buduje lep jeszcze większy, hadronowy. LHC ma ruszyć w 2007 roku.

"Aby zdefiniować w sposób kompletny model standardowy jest niezbędnych dwadzieścia albo i więcej parametrów i stałych, nie wyznaczonych przez teorię: między innymi siła sprzężenia między oddziaływaniami silnymi, słabymi i elektromagnetycznymi, masy kwarków i leptonów i inne parametry, które definiują oddziaływania z bozonem Higgsa. Poza tym, istnieje co najmniej 34 składników materii, które wydają się cząstkami elementarnymi lub pośrednikami oddziaływań: 15 kwarków [18 dziś, 2003] (pięć [sześć] smaków z którego każdy w trzech kolorach), sześć leptonów, foton, osiem gluonów, trzy bozony oddziaływań słabych i hipotetyczny bozon Higgsa.

W kwestii prostoty, model standardowy wydaje się nie przedstawiać żadnego postępu w stosunku do starożytnej wizji materii składającej się z ziemi, wody, powietrza i ognia, oddziaływujących przez przyjaźń i konflikt."

Chris Quigg, Scientific American, czerwiec 1985.

Chris Quigg, w okresie kiedy pisał ten tekst, był dyrektorem wydziału fizyki teoretycznej w Laboratorium im. Fermiego w Batawii w Illinois i wykładowcą fizyki na Uniwersytecie w Chicago.


© GK