Tip:
Highlight text to annotate it
X
بوزون هيقز الجزء الأول : ما هي وما أهميتها؟
دعونا نقطع الشك باليقين: حتى 4 من يوليو 2012، بوزون هيقز هو آخر قطعة أساسية قابلة للاكتشاف تجريبياً
من النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات. "لكن،" ربما تتساءل،
"لماذا تم تضمين بوزون هيقز في النموذج القياسي جنباً إلى جنب مع جزئيات معروفة مثل الالكترونات والفوتونات والكواركات،
مع أنها لم تكن اكتشفت في ذلك الوقت خلال فترة 1970؟"
سؤال جيد. هناك سببان رئيسيان"
أولاً، مثلما يكون الالكترون مُثاراً في مجاله،
بوزون هيقز ببساطة هو جسيم ينتج عن إثارة من مجال هيقز الموجودة في كل مكان.
مجال هيقز، في المقابل، يلعب دوراً أساسياً للاضمحلال الإشعاعي في النموذج القياسي، تسمى
القوة النووية الضعيفة (مجال هيقز على وجه الخصوص يساعد في تفسير لماذا هي ضعيفة جداً).
سنتحدث عن هذا في مقطع فيديو لاحقاً، لكن مع أنه تم تأكيد نظرية القوى النووية الضعيفة خلال فترة 1980،
عن طريق المعادلات يرتبط مجال هيقز ارتباطاً وثيقاً مع القوى الضعيفة
إلا أننا حتى الآن غير قادرين على تأكيد وجودها الفعلي المستقل.
والسبب الثاني لتضمين بوزون هيقز في النموذج القياسي هو اصطلاح على أن
مجال هيقز هو ما يعطي الجسيمات الأخرى كتلة.
لكن لماذا تحتاج الأشياء لأن "تُعطى" كتلة في المقام الأول؟ أليست الكتلة هي فقط خاصية جوهرية
للمادة مثل الكهرباء والشحنة؟ حسناً، في فيزياء الجسيمات، لا. تذكر أننا في النموذج القياسي
كتبنا في البداية "قائمة المكونات" الرياضية لكل الجسيمات التي كنا نعتقد أنها موجودة في الطبيعة (مع خصائصها) .
لاستعادة سريعة لمعلوماتك باستطاعتك مشاهدة مقطع الفيديو الذي قمت بإعداده مسبقاً "نظرية كل شيء TOE".
وبعد ذلك قمنا بتمرير قائمة المكونات تلك خلال آلة رياضية فاخرة كبيرة، والتي تقوم بدورها برمي المعادلات خارجاً.
هذا يخبرنا كيف تتصرف هذه الجسيمات.
إلا أن حاولنا إضافة الكتلة كخاصية للجسيمات في قائمة المكونات السابقة،
فستتحطم الآلة الرياضية. ربما كانت الكتلة اختيار سيء، لكن معظم الجسيمات التي
نلاحظها في الطبيعة تحمل كتلة، لذلك علينا معرفة طريقة ذكية لاستخدام المكونات
وجعلها تنتج كتلة في المعادلات النهائية بدون أن تكون الكتلة مدخله من البداية - مثلما تستطيع
خلط الخميرة والسكر والماء حتى الغليان فينتج الكحول وهو لم يكن موجود أصلاً.
وكما قد تتوقع، الحل هو أن يقذف حقل هيقز غير ناضج
مع باقي المكونات للنموذج القياسي، وبذلك عندما نجعل الآلة الرياضية تغلي،
تنتج جسيمات لها كتلة! لكن هذ النموذج سيعمل على أشياء لم نقصدها:
جسيم هيقز انفرادي، وبوزون سيء غير معروف. وبما أن النموذج يعمل بشكل جيد لتفسير
كل شيء آخر، اكتشفنا أنه من الأرجح أن البوزون الانفرادي صحيح أيضاً!
للاختصار، بوزون هيقز هو جسيم متبقي من الإثارة لمجال هيقز،
وهو بالمقابل كان متطلّب للنموذج القياسي لـ1) تفسير القوة النووية الضعيفة.
و2) لتفسير السبب أن الجزيئات الأخرى لديها كتلة. على أي حال، البوزون هو
فقط قطعة من مجال هيقز يمكن التحقق منها بشكل مستقل، وذلك
بسبب أن القطع الأخرى متشابكة في القوة النووية الضعيفة وفي إعطاء الجسيمات كتلة.
حقيقة أن بوزون هيقز مستقل جداً عن المكونات المتبقية من النموذج القياسي هي السبب في أنه آخر قطعة
اكتشفت من اللغز - وإذا تبيّن أن تكون كما توقعنا بالضبط،
فسوف يكتمل النموذج القياسي.
المشكلة الوحيدة هي أننا نعرف أن النموذج القياسي ليس وصف كامل للكون
(إنه يفتقد للجاذبية بشكل كامل على سبيل المثال). ولذلك بالنسبة للفيزيائين،
سوف يكون من الممتع والمفيد أن يكون بوزون هيقز ليس كما توقعناه تماماً.
بعد ذلك من الممكن أن نحصل على فكرة عن كيفية الوصول لمفهوم أعمق للكون.
لكن بالرغم أننا حققنا اكتشافاً للتو، لا يمكننا الجلوس والاسترخاء.
نحتاج إلى تلميح، سيد هيقز.
مستمر في الجزء الثاني والثالث.