|
Global Lithuanian Net: san-taka station: |
|
Labai prasta balerina
Higso bosonas, kurio atradimą CERN patvirtino 2012 m. liepos 4 d., yra pirmasis ir vienintelis
bosonas, kuris numatytas esantis labai prasta balerina.- jis negali padaryti suktuko.
Vieną šaltą 1928-ųjų vakarą Šv. Jono koledže Kembridže prie židinio sėdėjo Paulis Dirakas. Staiga jis
rado sprendimą problemai, kuri nedavė jam ramybės jau kelis mėnesius: kaip suderinti kvantinės mechanikos
ir specialiosios reliatyvumo teorijos
reikalavimus. Tai buvo Dirako lygtis, kurios viena išvadų buvo ta, kad
elektronas turi sukinį, o kita ir svarbesnioji antimaterijos egzistavimas.
Tas sukinys įgavo teorinį paaiškinimą, Tačiau elementariosios dalelės, tokios, kaip elektronai, buvo
vadinami Dirako taškais: jos elgėsi tarsi taškai geometrijoje, t.y., jos neturėjo vidinės
struktūros, t.y. nei ilgio, nei pločio, nei vidaus. Tad ką tokioms dalelėms reiškė suktis? kaip galime
vizualizuoti jų sukimąsi? Atsakymas paprastas negalime!
Visų pirma, šio nevizualizuojamo sukimosi dažnis yra fiksuotas ir kvantuotas. Ir, kas blogiausia,
elektronas ir visos kitos į jį panašios el. dalelės (pagal E. Fermi pavadintos fermionais) turi 1/2 sukinį
(kvantiniais, Planko vienetais), kas reiškia kažką keista: kai dalelė apsisuka 360o, ji
negrįžta į tašką, kuriame pradėjo sukinį. Netgi ji apsiverčia.
Tai tarsi balerina, kuri pradeda vieno apsisukimo suktuką, po kurio pasirodo, kad stovi ant rankų, o kojos
iškilę į dangų. Elektronas ir kiti fermionai grįžta į pradinę padėtį tik dar kartą apsisukę, t.y. po
720o sukinio.
Taigi, elektronai, fermionai, kvarkai ir kitos materialios el. dalelės
[ žr. >>>>> ]
paklūsta Fermi-Dirako statistikai: jos visos
negali užimti tų pačių kvantinių būsenų privalo skirtis viena nuo kitos kažkuo, dažniausiai sukiniu.
Bosonai (kai elementariosios dalelės jėgos nešėjai) yra dalelės, turinčios sveikų skaičių sukinius.
Pagal Bise-Einšteino statistiką: jos linkę rinktis kartu ir turėti tas pačias kvantines savybes.
Tai yra kaip kad gauname lazerio spindulį šviesą, kurioje fotonai yra susiję, turintys bendras savybes,
Ir tai taip pat yra tai, ką vadiname Bise-Einšteino kondensatu (nepaprastai žemose, artimose absoliučiam
nuliui temperatūrose): dalelės (su sveikų skaičių sukiniais) susirenka drauge taip, kad jų atskiros kvantinės
mechanikos bangos susilieja į vieną didelę bangą iš esmės, jos tampa vienu kvantiniu
objektu (ir kurio dydis faktiškai jį perkelia į makro mastelių pasaulį).
Tai kokie velniai yra su tuo Higso bosonu? Jis turi turėti nulinį sukinį. O kadangi nulis yra sveikas
skaičius, jis lieka bosonu, tačiau skaliariniu bosonu. Fotonas, gluonas, W+, W- ir Z bosonai turi
vieneto sukinį ir yra apibrėžiami kaip vektoriniai bosonai (jei sukatės, tai turite kryptį, apibrėžtą pagal
dešinės rankos taisyklę; nors kvantinėje mechanikoje viskas permaišyta, tame tarpe ir kryptys).
Nesisukanti dalelė laikoma skaliarine, ne vektoriumi (neturi krypties). Tad Higso bosonas būtų labai prasta
balerina negalinti padaryti suktuko. Ar taip yra iš tikro? Tikimės, kad CERN eksperimentai į tai atsakys.l
O ar yra kito tipo bosonų? Galbūt. Jei gravitacija bus įtraukta į kvantinio lauko teoriją, tad gravitacijos jėgos
nešėju taptų gravitonas. Ši hipotetinė dalelė nebuvo atrasta, tačiau iš teorinių samprotavimų,
susijusių su tuo, kad masė iškreipia erdvę, kaip aiškina Einšteino
bendroji reliatyvumo teorija, gravitonas,
jei jis egzistuoja turėtų sukinį, lygų 2.
Higso bosono vieta teorijoje
Smulkiausi medžiagos elementai elementariosios dalelės (kvarkai ir leptonai). Kvarkai yra atomo branduolio
sunkiosios dalelės, o leptonai mažytės ir lengvos dalelės (elektronai, neutrinai). Trys kvarkai sudaro nukleonus
(neutronus ir protonus), iš kurių susidaro atomo branduolys, aplink kurį sukasi elektronai.
Visa materija sudaryta iš 24-ių tipų dalelių: 6 tipų kvarkų, 6 tipų leptonų ir lygiai tiek pat jų antidalelių. Dar egzistuoja
sąveikos dalelės (bosonai), kurie perneša 4 sąveikos jėgas (elektromagnetinę, stipriąją, silpnąją ir gravitaciją) jos
vadinamos fotonais, gliuonais, W ir Z bozonais bei gravitonais. Gravitonų egzistavimas dar neįrodytas. Spėjama, kad
2012 m. liepos mėnesį CERN hadronų greitintuve aptikta paslaptingas Higso bosonas (dieviškoji dalelė), kurios buvimas
leistų paaiškinti bosonų masę.
Leptonai: elektronas, miuonas, taonas, elektroninis neutrinas, miuoninis neutrinas, taoninis neutrinas. Ši teorija išsprendė daug problemų, tačiau sukūrė ir naujų. Kad Higso dalelė atsirastų, protonai turi susidurti artimu
šviesai greičiu ir tuo pačiu išskirti milžinišką energijos kiekį, kuri vėliau gali virsti mase.
Higso mechanizmo teoriją pirmąkart 1964-ais iškėlė P. Higsas, F. Englertas ir R. Brautas, kurie tyrė Ph. Andersono ir
nepriklausomai G. Guralnik, K. Hageno ir T. Kibble iškeltą idėją.
Teigiama, kad egzistuoja Higso laukas, užpildantis visą aplinkinę erdvę, su kuriuo sąveikaudamos el.dalelės
įgyja masę. Higso bosonas yra Higso lauko kvantas. Jis neturi sukinio ir krūvio. Jis svarbus tuo, kad be jo mūsų Visata
(dabartiniuose teoriniuose modeliuose) nebūtų tokia, kokią įsivaizduojame.
Beje, egzistuoja ir teoriniai modeliai, kuriuose nereikia įvesti Higso bosono masės atsiradimo paaiškinimo. Jei
nepasitvirtintų Higso bosono atradimas, tai būtų rimtas postūmis į jas rimčiau pažvelgti.
2012 m. liepos 4 d. CERN paskelbė atradę dalelę, savybėmis panašiomis į Higso bosoną. Tačiau kai kurie mano, kad
vis tik išlikusi galimybė, kad tai nėra dieviškoji dalelė. Higso bozonas nebuvo aptiktas?!
2015 m.: Didžiosios Britanijos, Belgijos ir Danijos mokslininkų grupė priėjo išvados, kad LHC
rezultatus galima aiškinti ir kaip ypatingos sudėtinės dalelės (o ne Higso bozono), kurios buvimą
numato alternatyvios teorijos, atradimą. Kaip kad hadronai (protonai ir neutronai) sudaryti iš
kvarkų, naujos dalelės sudarytos iš vadinamųjų technifermionų. Pati ta teorija vadinama
technospalvos modeliu ir pasirodė dar 8-me dešimtm. Ji susijusi su teorijų, kurios paaiškintų
ypatingos dalelių klasės, skaliarinių, kurioms kol kas priskiria ir Higso bozoną, elementariškumą
paieškomis. Kitos fundamentaliosios el. dalelės leptonai (elektronas, neutrinas ir kt.) bei
kvarkai nėra skaliarinės. Šioje teorijoje dalelių masės atsiradimas siejamas ne su Higso bozonu,
o su kita (ir sudėtine) dalele. Atgal į ateitį
CERN LHC
(atseit) atrastas Higso bosonas kai kuriems tyrinėtojams sustiprino viltį, kad LHC vieną dieną galės
dalelės, vadinamos Higso singletu, pagalba pasiųsti informaciją į kitą laiką. Jie tiki, kad jinai gali iššokti iš
mūsų trijų matavimų į aukštesnius matavimus, kurie buvimą numato kai kurie modeliai. Keliaudama tais
papildomais matavimais šios keistuolės gali patekti laike į praeitį ar ateitį. Netgi spėjama, kad tai bus atrasta
jau po 2040-ųjų.
O taip su žmonių kelione laike?
Prisimenamas paradoksas, kai nuvykus į praeitį, galima sutrukdyti
tėvams susitikti, - ir tada kyla klausimas, o kas čia atvyko?! Taigi, praeities negalima keisti.
Tačiau vis tiek randama spraga tai
lygiagrečiosios visatos, t.y., panašiai kaip
P. Howitt filme Sliding Doors su aktore G. Paltrow,
mūsų Visata gali būti skilti į miriadus alternatyvių visatų. Taigi, patekus į praeitį ir sutrukdžius
susitikti tėvams, atsiduriama lygiagrečioje visatoje, kurios iki tol nebuvo ir jūs esate tarsi keliautojas iš kitos
visatos. Tik atsargiai! gali nutikti, kad niekad negalėsite sugrįžti į pradinę visatą.
Ir kai kurie mano, kad kelionėse į praeitį,
panaudojant pažangius neuromokslų pasiekimus, gali pavykti
prikelti žmones iš mirusiųjų. Galbūt bus galima į praeitį pasiųsti nanobotus su instrukcijomis, kad nuskenuotų
mirusiojo smegenis prieš pat mirtį. Tada ta informacija perkeliama į naujai klonuotą kūną. Tasai žmogus vis
tiek miršta, tačiau jo sąmonė gauna šansą būsimam gyvenimui. Papildomai skaitykite:
|
Kad suprastume, ką tai reiškia, trumpam grįžkime į XX a. 3-ią dešimtm. Žinome, kad du elektronai su ta pačia
orbita atome privalo skirtis jų skirtumas yra kažkas, kas buvo pavadinta sukiniu. Jei vienas jų turi sukinį
aukštyn, kitas privalo turėti žemyn (pagal erdvėje nustatytą ašį) pagal 
