În revista electronică Scientia, Cristian George Podariu, realizează o
traducere după higgsogenesis-dark cu acordul editorului, având următorul titlu,
și anume, ,,Ar putea bosonul Higgs explica materia întunecată?,,
Ce este de fapt bosonul Higgs? Conform surselor documentare, Bosonul Higgs,
numit așa după fizicianul scoțian Peter Higgs și supranumit „particula
Dumnezeu”, este o particulă elementară ipotetică din familia bosonilor, despre
care se crede că face parte din mecanismul care conferă masă celorlalte
particule elementare. Căutarea unei dovezi a existenței sale a început în anii
1960. În 2011, particula era căutată cu ajutorul acceleratoarelor de particule,
în special cu acceleratorul LHC de lângă Geneva, Elveția. Peter Higgs şi
Francois Englert au primit Premiul Nobel pentru fizică, după identificarea şi
descoperirea bosonului Higgs, aşa-numita particulă a lui Dumnezeu, care explică
formarea Universului. Peter Higgs, 84 de ani, este profesor la Universitatea din
Edinburgh. El a prezis existenţa particulei în 1964, când a dezvoltat
mecanismul Higgs. Francois Englert şi Robert Brout au scris, cu două săptămâni
înainte, un articol despre o forţă invizibilă care înzestrează particulele
elementare cu masă. Ei nu au identificat particula, aşa cum a făcut-o Higgs.
Cercetările făcute de acceleratorul de particule de la institutul CERN au dus
la descoperirea practică a acestei particule, care confirmă modelul standard al
Universului. CERN a făcut experimentele la Large Hadron Collider în Geneva,
Elveţia şi în 2012 au anunţat că au identificat o particulă Higgs, dar abia în
2013 au venit cu declaraţia oficială, care confirmă predicţia cercetătorului
britanic. Pe lângă cei doi premiaţi, alţi şase cercetători au contribuit la
descoperirea particulei, iar sute de fizicieni de la CERN au ajutat la
demonstrarea practică a existenţei ei. Cei doi au fost premiaţi, în timp ce
Brout a fost lăsat deoparte, pentru că acesta din urmă a murit în 2011.
Această particulă descoperită are o masă de 125 gigaelectronvolţi (GeV), cu
1 GeV mai mult decât masa protonului. Experimentele pentru a o descoperi au
fost făcute la LHC din Geneva şi au fost susţinute de o descoperire recentă din
Statele Unite ale Americii, de la Fermilab.
Cercetările întreprinse au evidențiat următoarele aspecte: 1. Originea masei particulelor Bosonul Higgs
este considerată cheia rezolvării misterului originii masei particulelor şi
este asociat cu un câmp denumit “câmpul Higgs”. Pe măsură ce particulele
parcurg acest câmp, ele capătă masă. “«Mecanismul Higgs» este cel care ne
permite să înţelegem cum particulele ajung să aibă masă”, a spus Joao Guimaraes
da Costa, fizician la Universitatea Harvard. “Descoperirea ne ajută să
înţelegem modul în care apare masa la nivel cuantic”, a afirmat Maria
Spiropulu, profesor la Caltech. Mai mult, asta poate duce la rezolvarea altui
mister, şi anume, de ce particulele au masa specifică pe care o au. 2.
Implicaţiile în Modelul Standard. Modelul Standard este o teorie care tratează
cele trei forţe fundamentale şi particulele elementare. Forţele sunt:
interacţiunea electromagnetică, interacţiunea nucleară slabă şi interacţiunea
nucleară tare, iar particulele elementare sunt cele care organizează materia în
Univers. Bosonul Higgs era particula care lipsea din Modelul Standard şi cea
care ar confirma dacă teoria este bună sau nu. Chiar şi cu bosonul Higgs,
teoria Modelului Standard nu este completă, deoarece nu include şi a patra
forţă fundamentală, gravitaţia şi nu ia în calcul materia neagră care
constituie 98% din tot Univers. “Modelul Standard descrie ceea ce am măsurat,
dar nu include gravitaţia sau materia neagră, de aceea sperăm să-l extindem ca
să includă mai multe”, a spus Wiliam Murray, fizician la CERN şi al Consiliului
Marii Britanii pentru Ştiinţă şi Tehnologie. 3. Forţa electroslabă Existenţa
bosonului Higgs explică modul cum pot fi unite două forţe fundamentale,
interacţiunea electromagnetică şi interacţiunea nucleară slabă. Prima este
responsabilă de interacţiunea dintre particulele încărcate magnetic, iar cea
de-a doua produce majoritatea proceselor de degradare radioactivă. Şi fiecărei
forţe din natură îi corespunde o particulă. Particula legată de
electromagnetism este fotonul, o particulă fără masă, iar cu interacţiunea
slabă sunt asociaţi bosonii W şi Z, particule masive. Mecanismul Higgs este
responsabil de aceste diferenţe de masă între particule. “Dacă introduci câmpul
Higgs, bosonii W şi Z se vor combina cu câmpul şi astfel capătă masă. Asta
explică de ce bosonii W şi Z au masă şi, mai multe, se reuşeşte unirea
interacţiunii electromagnetice cu cea nucleară slabă şi rezultă forţa slabă”, a
afirmat Jonas Strandberg, cercetător la CERN şi membru în experimentul ATLAS.
4. Supersimetria Supersimetria este o teorie pe care existenţa bosonului Higgs
o certifică. Aceasta porneşte de la premisa că fiecare particulă are un o altă
particulă “superpartener”, dar cu caracteristici uşor diferite. Supersimetria
propune şi o particulă alternativă celor care compun materia neagră. “Existenţa
bosonului Higgs confirmă supersimetria ca fiind o teorie valabilă, dar asta
presupune să dovedim şi că aceasta există”, a declarat Jonas Strandberg. 5.
Confirmarea proiectului LHC , desigur, bosonul Higgs dovedeşte că investiţia în
LHC nu a fost degeaba. Acesta e cel mai mare accelerator de particule din lume,
iar costul total s-a ridicat la zece miliarde de dolari. CERN l-a creat special
pentru a cerceta cele mai mari energii care pot fi reproduse pe Pământ, iar
bosonul Higgs este ca Sfântul Graal. Descoperirea este importantă şi pentru
Peter Higgs şi colegii săi care au venit, în 1964, cu teoria mecanismului
Higgs. Iar asta s-ar putea traduce chiar într-un premiu Nobel pentru anumiţi
cercetători, printre care şi Higgs. Descoperirea este esențială pentru fizica particulelor,
deoarece bosonul Higgs reprezintă ultima piesă lipsă din demonstrarea Modelului
Standard, teoria care descrie componentele fundamentale ale universului.
Celelalte 11 particule prezise de model au fost deja identificate, iar
detectarea bosonului Higgs vine să confirme, în sfârșit, modelul teoretic. Oamenii de
știință consideră că în prima miliardime de secundă de după Big Bang, universul
era o „supă” de particule elementare, lipsite de masă, care se micșcau cu viteza
luminii. Tocmai interacțiunea dintre aceste particule și câmpul creat de
bosonul Higgs a ”oferit” masă particulelor elementare. Existența particulei
teoretice Higgs (până acum) a fost inițial prezisă în 1964 de șase fizicieni,
între care și Peter Higgs, cel de la care bosonul și-a împrumutat denumirea.
Încercarea de a identifica așa-numita „particulă Dumnezeu” a demarat la
începutul anilor ’80, întâi la Fermilab, lângă Chicago, prin intermediul
acceleratorului de particule Tevatron, și mai apoi la CERN, acolo unde
cercetările cu adevărat intense au început abia în 2010, odată cu pornirea lui
Large Hadron Collider (LHC).
Potrivit specialiștilor, toată materia observabilă reprezintă numai 4% din
Univers, restul fiind compus din misterioasele materie și energie întunecate.
Fizicienii speră să studieze bosonul Higgs tocmai pentru a putea înețelege cele
96 de procente din Univers care, momentan, reprezintă o enigmă pentru
fizicieni. Pentru acest lucru, cercetătorii vor studia modul în care bosonul
Higgs se dezintegrează – sau se transformă – în alte particule, mai stabile,
după ce este produs în urma coliziunilor din LHC.
Iată traducerea realizată de către Cristian George Podariu, și care poate
fi de ineteres nu numai pentru comunitatea științifică, dar și pentru oamenii
simpli cu preocupări în acest domeniu.
“Bosonul Higgs, recent descoperit, este cunoscut în special pentru rolul
său important în ceea ce priveşte mecanismul prin care particulele dobândesc
masă. În prezent, unii fizicieni se întreabă dacă bosonul Higgs
ar putea juca, de asemenea, un rol la fel de important în generarea materiei
întunecate şi a materiei barionice din universul timpuriu. Totodată fizicienii
analizează dacă acesta ar putea cauza presupusa asimetrie a materiei întunecate
şi asimetria barionică observată în cazul particulelor de materie şi antimaterie.
Într-un nou articol publicat în Physical Review Letters, fizicienii
Géraldine Servant din cadrul CERN, Autonomous University of Barcelona şi CEA
Saclay din Franţa şi Sean Tulin din cadrul University of Michigan din Ann
Arbor, au denumit acest scenariu teoretic „Higgsogenesis" (n.t. generarea
de particule şi antiparticule Higgs).
„Prin descoperirea bosonului Higgs, ultima piesă din cadrul Modelului
Standard al particulelor a fost pusă la locul ei", declară Servant pentru
Phys.org. „Acum este normal să ne întrebăm: ar fi putut avea bosonul Higgs un
rol important în universul timpuriu care ne-ar putea ajuta să înţelegem două
observaţii importante la care Modelul Standard nu poate furniza o explicaţie:
originea materiei întunecate şi a asimetriei dintre materie şi antimaterie? În
universul foarte timpuriu, particula Higgs a fost diferită de antiparticula sa.
Noi arătăm că o asimetrie între bosonul Higgs şi antiparticula sa ar putea fi
veriga lipsă ce leagă densitatea materiei vizibile de cea a materiei întunecate
şi care, pe baza datelor observaţionale, sunt destul de asemănătoare".
Bosonul Higgs ar putea reprezenta veriga
lipsă în două moduri distincte. O posibilitate ar fi să presupunem că a existat
o asimetrie între materia întunecată din universul timpuriu iar apoi această
asimetrie ar fi cauzat o asimetrie între bosonul Higgs şi antiparticula sa
care, la rândul ei, a putut provoca o asimetrie barionică între materie şi
antimaterie. O altă posibilitate ar fi ca această secvenţă să se fi produs în
sens invers, în acest caz o asimetrie între barioni, mai întâi, a cauzat o
asimetrie în cazul bosonului Higgs şi care apoi a cauzat o asimetrie la nivelul
materiei întunecate.În ambele cazuri, bosonul Higgs oferă un „portal" prin
care asimetriile se pot transfera de la materia întunecată la cea vizibilă sau
invers de la materia vizibilă către cea întunecată. În aceste scenarii, materia
întunecată ar avea o asimetrie similară cu cea din cadrul materiei barionice.
Fizicienii au propus doi noi fermioni care împreună cu bosonul Higgs ar putea
media transferurile de asimetrie.
„Propunerea noastră se bazează pe
existenţa unei interacţiuni între câmpul Higgs şi materia întunecată, care
reprezintă o ipoteză ce apare în multe extensii ale Modelul Standard din fizica
particulelor", a spus Tulin. „Noutatea adusă de teoria noastră este
reprezentată de cercetarea rolului pe care bosonul Higgs îl poate avea în
transferul asimetriilor între materia întunecata şi cea vizibilă. Teoria
noastră oferă noi perspective în ceea ce priveşte modul în care au apărut
barionii şi materia întunecată".
De fapt, cercetările anterioare au
demonstrat că bosonul Higgs poate juca un rol important în bariogeneza
electroslabă şi generarea de leptoni, ambele procese descriind asimetriile din
universul timpuriu.
Experimente ulterioare ar putea testa aceste propuneri. De exemplu,
fizicienii ar putea cerceta dezintegrările bosonului Higgs în cadrul
acceleratorului de particule Large Hadron Collider (LHC). În aceste
dezintegrări, fermionii propuşi în teorie ar putea fi descoperiţi datorită unor
pierderi de energie care ar putea fi detectate.
„Pentru ca Higgsogenesis să aibă loc trebuie să existe particule noi care
să interacţioneze prin forţa slabă", a spus Servant. „De fapt, particulele
noi ce interacţionează prin forţa slabă nu apar doar în cadrul Higgsogenesis, ele
fac parte din mai multe modele diferite ale fizicii şi LHC va încerca să le
descopere. O altă predicţie a teoriei noastre ar fi legată de posibilitatea ca
bosonul Higgs să se poată dezintegra, într-un mod invizibil, în particule de
materie întunecată şi, din nou, cu ajutorul LHC se speră să se descopere
indicii pentru acest proces".
.jpg)