Що таке "частинка Бога", яку відкрив Пітер Гіггс

У понеділок, 8 квітня не стало британського вченого Пітера Гіггса – одного з найвідоміших лауреатів Нобелівської премії з фізики. Свою нагороду він отримав у 2013 році, після того, як на Великому адронному колайдері дослідники експериментально довели існування передбаченої науковцем елементарної частники – бозона Гіггса. Видатному науковцю було 94 роки.

Своєї премії фізик-теоретик чекав майже пів століття. Вперше він опублікував передбачення існування елементарної частинки, яка згодом отримає романтичну назву "частинка Бога", ще у 1964 році. OBOZ.UA розповідає, чому відкриття Гіггса настільки важливе для світової науки.

Що таке бозон Гіггса

Зі шкільного курсу фізики ми знаємо, що вся матерія у всесвіті складається з атомів, а атоми з протонів, електронів та нейтронів. Але насправді все значно складніше. Існує чимало типів елементарних частинок, які групують між собою на різні класи.

В рамках Стандартної моделі, яку розвивав Гіггс, мікросвіт описується за допомогою адронів, лептонів, кварків, фотонів, глюонів, гравітонів та бозонів. Вони мають різні властивості і відповідають за різні природні явища. Так кварки та лептони, які ще називають ферміонами, відповідають за існування матерії, а бозони є частинками, що переносять взаємодію між ними. Бозон Гіггса стоїть від них дещо окремо, адже саме за його допомогою між ферміонами відбувається взаємодія.

У тій самій роботі 1964 року Пітер Гіггз з колегами передбачив існування особливого поля, при взаємодії з яким частинки набувають маси. Це поле згодом назвали полем Гіггза, а процес набуття частинками маси – гіггсівським механізмом. Але віднайти частинку, яка би за нього відповідала вдалось далеко не одразу. Дослідники десятки років будували все більш довершені інструменти, щоби довести її існування.

За невловимість і при цьому ключове значення для розуміння Стандартної моделі передбачений британцем бозон отримав від фізика Леона Ледермана прізвисько "частинка Бога". Вчені не люблять цю метафору, але вона міцно закріпилась за ним у популярній культурі.

Як відкрили "частинку Бога"

Наблизитись до відкриття бозону Гіггса вдалось лише коли у 2010 році в Швейцарії запрацював велетенський прискорювач частинок – Великий адронний колайдер, найбільший у світі пристрій такого типу. У ньому протони розганяють практично до швидкості світла і зіштовхують їх один з одним. Через це вони розпадаються на дрібніші частинки, які і досліджують фізики. Однією з головних задач ВАК і був пошук невловимого бозона Гіггса.

На момент запуску колайдера дослідники знали про "частинку Бога" практично все. Але довести її існування експериментально не могли. Два роки пішло на те, щоби знайти відносно переконливі докази – частинка, яку описав Пітер Гіггс справді існує. І пошуки ці були вкрай непростими. Детектори колайдера давали суперечливі дані, а в деяких випадках було складно визначити, чи дійсно розпад має стосунок до шуканого бозону.

Перша новина про відкриття прийшла з колайдера 4 липня 2012 року. А у березні 2013 року вчені остаточно підтвердили – "частинка Бога" знайдена. Тієї ж осені 84-річний Гіггс разом з бельгійцем  Франсуа Англером розділив Нобелівську премію "за теоретичне відкриття механізму, який допомагає нам розуміти походження маси субатомних частинок й існування якого було доведено виявленням передбаченої елементарної частинки в експериментах ATLAS і CMS на Великому адронному колайдері в ЦЕРН".

Чому бозон Гіггса такий важливий

Якщо пояснювати простими словами, передбачений Пітером Гіггсом бозон є абсолютно окремим явищем у світі елементарних частинок. Він не є ні частинкою речовини, ні переносником взаємодії. У взаємодії з полем Гіггса інші часточки набувають маси, і це ставить перед фізиками цілу купу нових запитань.

Так дослідники вважають, до моменту Великого вибуху, який породив наш всесвіт, часточки не мали маси. А вже за 10-12 секунд після цієї події вони почали взаємодіяти з полем Гіггса і так сформувався наш всесвіт з його фізичними законами. Без цього поля часточки би просто розлетілись у просторі, не сформувавши атоми та молекули, з яких складається вся матерія.

Завдяки передбаченням Пітера Гіггса та його колег дослідники продовжують відкривати все нові частинки на ВАК. Деякі з них дозволяють вивчати в тому числі темну матерію та явища, відповідальні за її існування. Тобто справу видатного британця будуть продовжувати ще багато років і відкриття, які принесе ця робота, цілком можуть призвести до нових наукових проривів.

Раніше OBOZ.UA розповідав, як чорні діри можуть бути доказом того, що людство живе у голограмі. 

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.