sâmbătă, 10 martie 2012

Bosonul Higgs sau Particula lui Dumnezeu


Fizica inceputului de mileniu 3 al Erei Crestine nu poate raspunde fara ajutorul "mecanismului Higgs" la intrebarea despre natura fenomenului care confera masa particulelor elementare, si astfel, nu poate sa explice nici factorii care determina ordinul de marime al particulelor si al obiectelor. Desigur ca marimea atomului este in functie de traiectoriile electronilor ce orbiteaza in jurul nucleului, iar marimea orbitei este determinata de masa electronului. Iata, la o masa mai redusa a electronului, scade si dimensiunea atomului, si putem avea o lume liliputana, dar ce anume determina masa electronului ? O masa diferita pentru electroni ar modifica total proprietatile elementelor chimice, ca si intreg universul. Trebuie asadar , sa cunoastem natura fortelor care confera masa particulelor elementare.
*

Materia este formata din particule elementare, atomi, molecule si diverse obiecte. Atomul este alcatuit din nucleu format din protoni si neutroni si un nor electronic, masa protonului este de doua mii de ori mai mare decat cea a electronului. Particulele subatomice, protoni, neutroni, electroni, se numesc FERMIONI si sunt partile constituente ale materiei. Fermionii respecta principiul de excluziune al lui Pauli, care spune ca nu pot sa existe doi fermioni in atom cu numere cuantice identice.De exemplu, nu pot fi doi electroni cu caracteristica cuantica numita SPIN identica. Comportamentul fermionilor se supune statisticii Fermi - Dirac. Daca fermionii sunt partile constituente ale materiei, in schimb BOSONII sunt purtatorii fortelor fundamentale ale naturii, forta gravitationala, forta electromagnetica, forta nucleara slaba si forta nucleara tare. Bosonii nu se supun principiului de excluziune, ei se comporta conform descrierilor statisticii BOSE -Einstein. Si BOSONII sunt particule subatomice, iata FOTONUL este un boson care este purtator al fortei electromagnetice.Doi electroni interactioneaza prin forte de respingere, emitand unul spre altul fotoni virtuali. fotonul are masa zero si se delaseaza cu viteza luminii, scara la care actioneaza forta electromagnetica se intinde la scara universului. Bosonii W si Z descoperiti in 1983 la CERN sunt purtatorii fortelor nucleare slabe, care guverneaza dezintegrarea radioactiva ca si generarea energiei solare. Masa bosonilor W si Z este de o suta de ori mai mare decat masa atomului de hidrogen. Raza de actiune a fortei pentru bosonii W si Z este minuscula. Forta nucleara tare are ca purtator un boson numit gluon, care tine legati in nucleu protonii si neutronii. Este o forta de o suta de milioane de ori mai slaba decat forta electromagnetica, si are raza de actiune la scara de 10 la puterea minus 18. Forta gravitationala are ca purtator bosonul numit graviton, deocamdata o particula ipotetica. Pana in prezent nu s-a descoperit o formula de unificare a fortelor fundamentale, desi a incercat si Einstein sa o descopere. Maxwell a unificat electricitatea, magnetismul si lumina, Steven Weinberg si Abdus Salam au unificat in 1967 forta electromagnnetica si forta slaba in forta electroslaba. In primele momente dupa Big Bang, aceste forte erau unite.
*
Pentru a da raspuns la intrebarea "de ce are fiecare particula elementara o masa bine determinata", Peter Higgs, dar si ale doua colective de cercetatori au propus existenta unui camp fundamental, aparut dupa Big Bang, avand ca purtator de forta un boson careia i-a fost atribuit numele lui Higgs.
*
Despre mecanismul Higgs : Higgs a imaginat un mecanism cosmic care explica felul in care dobandesc masa particulele elementare.Higgs introduce un camp de forta fundamentala, campul Higgs, care se intinde uniform la scara intregului univers, avad ca purtator de forta bosonul Higgs. Acest camp este distorsionat de trecerea unei particule, adica campul dezvolta o rezistenta la trecera particulei, sau la intrarea particulei in miscare. Aceasta rezistenta ii confera particulei o masa in functie de tipul particulei si de caracteristicile miscarii sale. Campul Higgs este scalar ( adica nu vectorial).
*
Despre nasterea universului : Universul a luat nastere dintr-un VID FALS, care era instabil. La inceput, s-a produs o fluctuatie cuantica, apoi a avut loc explozia primordiala, Big Bang. Campul Higgs s-a format la momentul T = zece la minus 36 secunde. El umple in mod uniform intreg universul. Purtatorul sau de forta este bosonul Higgs. Nu se stie daca bosonul Higgs este o particula elementara sau una compusa, nici daca exista unul sau mai multe tipuri de boson Higgs. In anul 2012 bosonul Higgs va fi identificat, deoarece exista indicii ale existentei sale in materialele realizate cu ocazia Experimentului Secolului, inceput in toamna anului 2008 la CERN.
*
Carcteristicile universului depind de bosonul Higgs. Daca acesta ar dispare subit, natura particulelor subatomice s-ar modifica si atomii nu s-ar putea agrega. Universul nostru ar dispare. Campul Higgs confera masa bosonilor purtatori ai fortelor fundamentale ale naturii si determina masa particulelor elementare si dimensiunile atomilor, fapt determinant pentru structura universului.


Un comentariu: