Τι καθορίζει το μέγεθος των αντικειμένων που βλέπουμε γύρω μας ή ακόμα και το μέγεθος του εαυτού μας; Η απάντηση είναι το μέγεθος των μορίων και με τη σειρά τους τα άτομα που συνθέτουν αυτά τα μόρια. Αλλά τι καθορίζει το μέγεθος των ίδιων των ατόμων; Η κβαντική θεωρία και η ατομική φυσική δίνει μια απάντηση. Το μέγεθος του ατόμου καθορίζεται από τα μονοπάτια των ηλεκτρονίων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον πυρήνα. Το μέγεθος αυτών των τροχιών, όμως, καθορίζεται από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Αν η μάζα του ηλεκτρονίου ήταν μικρότερη, οι τροχιές (και ως εκ τούτου, όλα τα άτομα) θα ήταν μικρότερα, και κατά συνέπεια ό,τι βλέπουμε θα ήταν μικρότερο. Έτσι, η κατανόηση της μάζας του ηλεκτρονίου είναι ουσιαστικής σημασίας για την κατανόηση των μεγεθών και των διαστάσεων των πάντων γύρω μας.
Μπορεί να είναι δύσκολο να κατανοήσουμε την προέλευση μιας ποσότητας, η ποσότητα αυτή είναι η μάζα του ηλεκτρονίου. Ευτυχώς η φύση μας έχει δώσει περισσότερα από ένα στοιχειώδη σωματίδια και έρχονται με μια ευρεία ποικιλία μαζών. Το ελαφρύτερο σωματίδιο είναι το ηλεκτρόνιο και το βαρύτερο σωματίδιο πιστεύεται ότι είναι το σωματίδιο που ονομάζεται άνω κουάρκ, το οποίο ζυγίζει τουλάχιστον 200.000 φορές περισσότερο από ένα ηλεκτρόνιο. Με αυτή την ποικιλία σωματιδίων και μαζών θα πρέπει να έχουμε μια ένδειξη για τις ατομικές μάζες των σωματιδίων.
Δυστυχώς, αν προσπαθήσετε να γράψετε μια θεωρία των σωματιδίων και των αλληλεπιδράσεών τους, η απλούστερη έκδοση απαιτεί όλες τις μάζες των σωματιδίων να είναι μηδέν. Έτσι από τη μια πλευρά έχουμε μια ολόκληρη ποικιλία μαζών και από την άλλη μια θεωρία στην οποία όλες οι μάζες πρέπει να είναι μηδέν. Τέτοιες σπαζοκεφαλιές παρέχουν τον ενθουσιασμό και τις προκλήσεις της επιστήμης.
Υπάρχει, ωστόσο, μια πολύ έξυπνη και κομψή λύση στο πρόβλημα αυτό, μια λύση που προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Peter Higgs. Πρότεινε ότι το σύνολο του χώρου διαπνέεται από ένα πεδίο, παρόμοιο σε κάποιους τρόπους με το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Καθώς τα σωματίδια κινούνται μέσα στο διάστημα ταξιδεύουν μέσα από αυτό το πεδίο, και αν αλληλεπιδρούν με αυτό αποκτούν αυτό που φαίνεται να είναι μάζα. Αυτό είναι παρόμοιο με τη δράση των δυνάμεων ιξώδους αισθητών από τα σωματίδια που κινούνται μέσα σε οποιοδήποτε παχύρρευστο υγρό. Όσο μεγαλύτερη είναι η αλληλεπίδραση των σωματιδίων με το πεδίο, τόσο μεγαλύτερη μάζα φαίνεται να έχουν. Έτσι, η ύπαρξη αυτού του πεδίου είναι απαραίτητη στην θεωρία Higgs για την παραγωγή της μάζας των σωματιδίων.
Από την κβαντική θεωρία γνωρίζουμε ότι τα πεδία έχουν σωματίδια που συνδέονται με αυτά, το σωματίδιο για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο είναι το φωτόνιο. Έτσι πρέπει να υπάρχει ένα σωματίδιο που σχετίζεται με το πεδίο Higgs, και αυτό είναι το μποζόνιο Higgs.
Η εύρεση του μποζονίου Higgs είναι επομένως το κλειδί για να ανακαλύψουμε αν το πεδίο Higgs υπάρχει και κατά πόσο η θεωρία μας για την προέλευση της μάζας είναι πράγματι σωστή.
Από τον Roger Cashmore, Τμήμα Φυσικής, Πανεπιστήμιο Οξφόρδης, Μεγάλη Βρετανία.
Πηγή
Κανένα σχόλιο