Foto: © asmodian / Dollar Photo Club

Symetrie a Higgsův boson pro začátečníky

Higgsův boson byl nalezen v roce 2012 jako poslední chybějící částice standardního modelu na urychlovači LHC.

V klasické i kvantové fyzice se mnoho principů a interakcí mezi tělesy řídí tzv. principem symetrie. Nejdůležitější takovou symetrií je kalibrační symetrie. Díky ní se měřitelné veličiny, které popisuje nějaká matematická funkce, při změně této funkce o stejnou konstantu (násobek) ve všech bodech nezmění. Například pokud přičteme po celé délce elektrického potenciálu určitou konstantu, tak se nezmění napětí ani elektrický proud. Je to logické, protože napětí je definováno jako rozdíl potenciálů, takže po přičtení stejné hodnoty k oběma těmto potenciálům zůstává jejich rozdíl stejný. Změnou potenciálu se nezmění ani elektrický odpor, a proto se nezmění ani elektrický proud.

V kvantové mechanice musíme při požadavku neměnnosti pozorovatelných veličin při této transformaci zavádět tzv. kompenzující pole. Zavedení tohoto pole vede k předpokladu existence částic s nulovou klidovou hmotností. To funguje dobře v případě elektromagnetické síly, kde fotony, částice transponující tuto interakci, nemají žádnou klidovou hmotnost (což je hmotnost částice, když se nepohybuje). Tento předpoklad je ale porušen pro slabou interakci (slabou jadernou sílu) přenášenou wiony, které mají nenulovou hmotnost. Teorie symetrie tedy předpovídá, že by částice neměly mít hmotnost.
Higgsův boson tuto symetrii narušuje podle formulace standardního modelu a tím umožňuje částicím mít nenulovou klidovou hmotnost. Objev této částice byl proto nezbytný pro vysvětlení samotné existence hmoty a potvrzení správnosti standardního modelu. V tomto kontextu nepřenáší Higgsův boson žádnou sílu jako fotony, gluony či wiony. Hodnota jeho spinu je 0. Higgsův boson přenáší hmotnost jako takovou. Podle výsledků standardního modelu nemůže mít hmota hmotnost bez této částice. Podle fyziků tedy částice nemají hmotnost samy od sebe, ale získávají ji prostřednictvím působení tzv. Higgsova pole. Na každou částici toto pole působí jinak. Foton jím proletí bez povšimnutí, zatímco wiony jsou v tomto poli zatěžkány hmotností. Higgsovo pole tedy prostupuje celý vesmír a doslova udržuje veškerou hmotu v něm. Dá se říci, že Higgsův boson může za existenci veškeré hmoty ve vesmíru, což bylo důvodem pro jeho přezdívku „božská částice“ (God particle), kterou mu poprvé dal nositel Nobelovy ceny Leon Lederman ve své knize v roce 1993. Výraz byl původně zamýšlen jako vtip, ale chytla se jej média; dnes je tato přezdívka kritizována vědci a především samotným Higgsem, protože nijak nevystihuje pravou podstatu Higgsova bosonu.

Tento text je úryvkem z knihy:
Kateřina Falk: Co je nového ve fyzice
Nobá beseda 2018
O knize na stránkách vydavatele
obalka knihy

Neosvětlitelné prostory – existují vůbec?

Lze si představit místnost tak sofistikovaného mnohoúhelníkového půdorysu, že tam existují místa, kam se světlo …

Používáme soubory cookies pro přizpůsobení obsahu webu a sledování návštěvnosti. Data o používání webu sdílíme s našimi partnery pro cílení reklamy a analýzu návštěvnosti. Více informací

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close