Higgsin bosoni
Sivulta puuttuu | Higgsin bosoni | |
|---|---|
| Rakenne | Alkeishiukkanen |
| Perhe | Bosoni |
| Ryhmä | Mittabosoni |
| Status | Teoreettinen |
| Löydetty teoreettisesti | 1964 |
| Massa | ennustettu välille 115 – 185 GeV/c2 |
| Spin | 0 |
Higgsin bosoni eli Higgsin hiukkanen on oletettu alkeishiukkanen, jonka hiukkasfysiikan standardimalli ennustaa, mutta jota ei toistaiseksi ole varmuudella löydetty[1], joskin joulukuussa 2011 CERN:issä saatiin siihen viittaavia havaintoja.[2] Higgsin hiukkanen ja kenttä on nimetty aihetta ensimmäisten joukossa tutkineen englantilaisen fyysikon Peter Higgsin mukaan.
Sisällysluettelo |
[muokkaa] Teoreettinen tausta
Higgsin bosonin toivotaan antavan vastauksen kysymykseen, mikä aiheuttaa massan joillekin hiukkasille kuten elektroneille mutta ei toisille kuten fotoneille.
1970-luvulla kehitetty hiukkasfysiikan standardimalli, joka selittää monia alkeishiukkasten välisiä vuorovaikutuksia menestyksekkäästi, ei kuitenkaan selitä massaa vaan kuvaa kaikki hiukkaset massattomiksi. Tähän ongelmaan ratkaisuksi kehitettiin Higgsin teoria. Teorian mukaan kaikkeuden täyttää erityinen Higgsin kenttä, joka vaikuttaa erilaisiin hiukkasiin eri voimakkuudella ja joihinkin se ei vaikuta lainkaan. Mitä suurempi kentässä liikkuvien hiukkasen vuorovaikutus kentän kanssa on, sitä suurempi massa niillä havaitaan. Vuorovaikutuksen kentän ja hiukkasten välillä välittää Higgsin bosoniksi kutsuttu hiukkanen.[3]
Kaikki kentät, mukaan lukien Higgsin kenttä, pyrkivät asettumaan mahdollisimman alhaiselle energiatasolle eli vakuumitilaan. Useilla kentillä kuten sähkömagneettisella kentällä tämä tapahtuu kentän arvon ollessa nolla. Higgsin kenttä kuitenkin poikkeaa tästä sillä sen energiataso on alhaisin, kun kentän arvo poikkeaa nollasta. Tämän vuoksi Higgsin kenttä ei häviä eli saa arvokseen nollaa vakuumitilassa. Tätä ilmiötä nimitetään Higgsin mekanismiksi.[3]
[muokkaa] Kokeellinen tutkimus
CERNin edellisen vaiheen LEP-kiihdytin etsi Higgsin bosoneja vuosina 1989–2001. Kokeiden perusteella voitiin päätellä, että standardimallin mukaisen Higgsin bosonin massan tulee olla vähintään 114 GeV, jos se on olemassa. Standardimallia laajemmissa teorioissa massan alaraja voi olla tätä pienempi, esimerkiksi minimaalisessa supersymmetrisessä standardimallissa massan alaraja on noin 92 GeV [4].
Fermilabin Tevatron-kiihdyttimellä on myös etsitty Higgsin bosonia. Fermilabin kokeiden perusteella on voitu poissulkea standardimallin Higgsin bosonin olemassaolo massavälillä 156–177 GeV [5].
Mikäli Higgsin bosoni on olemassa, sen arvellaan löytyvän CERNiin rakennetulla LHC-hiukkaskiihdyttimellä, jota koekäynnistettiin vuonna 2008. Joulukuussa 2011 tehdyt havainnot viittasivat siihen, että se on mahdollisesti löydetty, joskaan sitä ei ole vielä varmuudella tunnistettu.[2] Mikäli havainnot pitävät paikkansa, Higgsin hiukkasen massa on noin 126 gigaelektronivolttia.[2]
Jos havainto on väärä eivätkä heikot vuorovaikutukset muutu vahvoiksi suurilla energioilla, on Higgsin bosonin massan oltava korkeintaan yksi TeV ja LHC:llä päästään parhaimmillaan 14 TeV:n törmäysenergioihin kahden protonin välillä.[3]
Jos havainto voidaan varmistaa, pystyttäisiin hyvin keskeisiä teoreettisia oletuksia vahventamaan kokeellisesti ja näin yhtenäistämään supersymmetristä standardimallia.
[muokkaa] Lähteet
[muokkaa] Lähdekirjallisuus
- Lehto Heikki, Havukainen Raimo, Leskinen Janna, Luoma Tapani: Fysiikka 8: aine ja säteily. Tammi, 2007. ISBN 978-951-26-5578-6.
[muokkaa] Viitteet
- ↑ Masahiro Kuze, Kunihiro Nagano & Katsuo Tokushuku: Deep Inelastic Scattering, s. 361. World Scientific, 2007. ISBN 9789812568717. Google book (limited preview).
- ↑ a b c Matti Mielonen: Kaivattu Higgsin hiukkanen "vilahti" jo havaintolaitteissa. Helsingin sanomat, 14.12.2011, nro 341. Artikkelin verkkoversio.
- ↑ a b c Maria Puustinen ja Oskari Ventilä: Higgsin hiukkanen. Valkoinen kääpiö, 2008, nro 1, s. 13-14. Jyväskylän Sirius. Lehden verkkoversio (PDF) Viitattu 31..8.2010.
- ↑ Particle Data Group: [1] (PDF) Viitattu 12.8.2011. en
- ↑ Tevatron New Phenomena & Higgs working group: [2] Viitattu 12.8.2011. en
Fermionit: Kvarkit: (u · d · s · c · b · top) | Leptonit: (Elektroni · Myoni · Tau · Neutriinot)
Mittabosonit: Fotoni | W- ja Z-bosonit | Gluoni
Vielä havaitsemattomat: Higgsin bosoni | Gravitoni | Muut hypoteettiset hiukkaset
