Bosonul Higgs, descoperit în 2012 la acceleratorul LHC de la CERN, are o masă relativ mică. De ce?
O nouă teorie răspunde la această întrebare, arătând că universul nostru ar fi doar unul din multe alte universuri și că pe lângă bosonul Higgs cu masa lui mică, în acest model ar exista și particule care explică materia întunecată.
Modelul Standard
Modelul Standard al fizicii particulelor elementare conține toate particulele pe care le-am descoperit până în prezent: de la electroni la quarci, de la foton la bosonii W și Z. Din câte știm, aceste particule nu ar mai fi compuse din altceva și de aceea se numesc elementare. Protonii și neutronii de exemplu, ca multe alte particule produse la acceleratoare, nu sunt elementare, fiind compuși din quarcuri.
Cea mai recent descoperită particulă din cadrul Modelului Standard este bosonul Higgs.
CITIȚI ȘI: Descoperirea istorică a unei noi particule elementare
Bosonul Higgs
Într-un model fizic ideal, cu o simetrie (matematică) perfectă, particulele nu ar trebui să aibă masă. Însă ce univers ar fi acela? Ar fi unul în care noi, de exemplu, nu am exista.
Masa particulelor a reprezentat un mister ce a fost rezolvat printr-o teorie care „rupe” simetria perfectă, însă într-un mod inteligent. Această teorie prevede existența unui mecanism, așa-numitul mecanism Higgs, care dă masă particulelor prin interacțiunea cu un câmp de energie. Teoria spune că dacă acest mecanism este valabil, trebuie să existe o particulă compusă din acea pură energie, adică bosonul Higgs.
După circa 50 de ani de căutări, bosonul Higgs a fost descoperit în 2012 de către experimentele ATLAS și CMS la acceleratorul de particule LHC de la CERN (Geneva). Proprietățile acestui boson, precum masa, care are o valoare de circa 125 MeV/c2, au fost măsurate. Masa acestui boson este – ce puțin în cadrul anumitor teorii – foarte mică. Cum așa?
CITIȚI ȘI: CERN: De la „ca un boson Higgs” la „un boson Higgs”
Masa bosonului Higgs
De ce masa bosonului Higgs are valoarea respectivă este încă un mister. Au fost propuse mai multe modele și teorii, însă nu știm dacă vreuna dintre ele este cea corectă.
Într-un articol publicat în Physics Review Letters autorii unei noi teorii arată că masa bosonului Higgs este așa de mică doar în Universul nostru. Ei susțin că au existat multe Universuri care aveau valori diferite pentru masa bosonului Higgs. Cele cu masă mare au colapsat rapid (Big Crunch); cele cu o masă relativ mică a bosonului Higgs – printre care și al nostru – au supraviețuit.
Un bonus: materia întunecată
Noua teorie prevede și existența unor particule ce ar putea reprezenta materia întunecată. Aceste noi particule ar „repara” o problemă din fizica actuală: faptul că interacțiunea nucleară puternică (cea între quarci) nu rupe simetria CP. Pentru a face ca această simetrie CP (simetrie față de procesele care au loc „în oglindă” cu antimaterie în loc de materie) să se mențină, este nevoie de un mecanism care în cadrul teoriei propuse produce aceste noi particule în plus față de cele existente în Modelul Standard actual. Ele ar putea reprezenta materia întunecată.
Cum putem verifica?
Aceasta nu este singura teorie sau model care încearcă să rezolve problemele din fizica actuală și să calculeze masa bosonului Higgs. Modelul acesta însă, așa cum susțin autorii, ar putea fi verificat experimental, întrucât prevede o serie de fenomene – precum existența unui moment electric de dipol al neutronului – care pot fi măsurate în experimente viitoare. Aceste experimente de mare precizie ne-ar putea da informații despre o nouă teorie dincolo de Modelul Standard, iar o candidată la acest gen de teorii este tocmai cea despre care v-am relatat. Ea pornește de la ideea că au existat mai multe universuri și că al nostru a supraviețuit tocmai pentru că masa bosonului Higgs este așa de mică!
