Higgsův boson
Určitě jste zaregistrovali, že nedávno proběhlo udílení Nobelových cen a že ve fyzice získali ocenění Peter Higgs a Francois Englert za objevení Higgsova bosonu. O tzv. božské částici se v posledních letech hodně mluvilo, a proto pro mnohé letošní ocenění nebylo překvapením. Určitě už jste o této částici taky slyšeli, i když nejste žádní zapálení fyzikové. Zvlášť pokud jste fanoušky Teorie velké třesku. Ale co to vlastně Higgsův boson je a proč je jeho objevení tak důležité? To nám osvětlí známý americký fyzik, teoretik strun a popularizátor vědy Brian Greene.
Přepis titulků
Celá Higgsova teorie
se točí kolem původu hmotnosti. Co je hmotnost?
To všichni víme. Když zatlačíte na jakýkoliv předmět,
na kámen, kamion, cokoliv, odpor, který při tom cítíte,
je jeho hmotnost. Ale kde se ta jeho hmotnost bere? Je jasné, že musí pocházet
z jeho konstituentů, z jednotlivých částic,
které ho tvoří. Pak se můžeme zeptat,
kde se bere hmotnost částic.
Zvlášť, když se bavíme o elementárních částicích, elektronech a kvarcích. Odkud se bere jejich hmotnost? Podle Higgsovy teorie je to takhle. Přestavte si, že prostor je vyplněný takovou... neviditelnou hmotou. Říká se tomu Higgsovo pole, ale představte si to jako kosmickou melasu. Když se částice, jako elektrony a kvarky, chtějí prostorem pohybovat, musí se touto kosmickou melasou prodírat, a cítí při tom odpor.
Jako když hodíte kamínek do kádě s melasou, vidíte, jak kamínek překonává odpor. Stejné je to u částic. A tento odpor, když tlačíte na elektron, pocházející s interakce s jeho prostředím, s Higgsovou melasou, to je hmotnost toho elektronu. Tahle analogie není dokonalá. Mohlo by vás napadnout, že elektron je vždy uveden do klidu vlivem tření v melase, kterou cestuje prázdným prostorem.
Tak to ale není. Tahle síla odporu se projevuje, jen když chce částice zrychlit nebo zpomalit. Ale není to špatný způsob, jak si představit, jak podle Higgse částice získávají hmotnost. Svou hmotnost získávají protlačováním se okolní melasou. Tahle teorie, že vesmír je naplněn Higgsovým polem, Higgsovou melasou, je docela odvážná.
Když byla zveřejněna, většina vědců nevěřila, že by se mohla potvrdit. Jak byste takovou teorii ověřili? Jakým pokusem? Je tu jedna možnost, která už je vyzkoušená. Vezměte částice, nechte je proudit Velkým hadronovým urychlovačem téměř rychlostí světla a nechte je do sebe narazit. Když do sebe narazí, jakoby vystřelí do prostoru.
Jakoby plácnou do prostoru, udeří do něj. Když udeříte do prostoru, který je naplněn touto melasou, měla by se melasa začít třást. A když se správně třese, měli byste být schopní oddělit drobné smítko Higgsova pole, a to drobné smítko je Higgsova částice. A přesně to se podle nás děje ve Velkém hadronovém urychlovači.
Je velmi těžké tyhle částice najít. Podle výpočtů jen jeden z bilionu těchto úderů do prostoru, ze střetů částic, opravdu vykřesá Higgsovu částici. Máme však velmi přesvědčivé důkazy, že Higgsova částice byla objevena a že se celá tahle teorie potvrdila. Potvrzení Higgsovy teorie je opravdu důležité hned z několika důvodů. Zaprvé, nám fyzikům jde o zodpovězení základních otázek a jedna z těch nejzákladnějších je, kde vzaly elementární částice svou hmotnost.
A tahle teorie, která se zdá být správná, je důležitým krokem vpřed. Druhým důvodem, proč je tahle teorie a její potvrzení tak důležité, je, že Higgsova částice je novým druhem hmoty. Není to ledajaká částice. Částice, které už známe, elektrony, neutrina a kvarky, se všechny točí dokola, z hlediska kvantové mechaniky.
Ale jde o to, že se všechny točí. Higgsova částice je prvním druhem elementární částice, která se vůbec netočí. Je to první částice, která se netočí. Jako bychom objevili nějakou mimozemskou formu života. Ale v říši částic. A to je... velmi důležitý krok vpřed. Další věc, co stojí za zmínku, zvlášť, když k fyzice přistupujete jako já - teoreticky...
Celá teorie Higgsova pole a Higgsovy částice se zrodila ve formě matematických symbolů a rovnic. V následujících 40 letech se tato teorie spolu s technologiemi pro její testování vyvíjela a dnes můžeme dokázat, že matematika nám umožnila pochopit hlubší rozměr reality, který jsme nemohli otestovat, když tato teorie vznikla.
A tenhle přechod od matematické teorie k potvrzení určitého rysu reality je přesně to, pro co my teoretici žijeme. To jsou tedy tři důvody, proč jsme tak nadšení, že se tento objev potvrdil a byl právem oceněn Nobelovou cenou. Překlad: Veru www.videacesky.cz
Zvlášť, když se bavíme o elementárních částicích, elektronech a kvarcích. Odkud se bere jejich hmotnost? Podle Higgsovy teorie je to takhle. Přestavte si, že prostor je vyplněný takovou... neviditelnou hmotou. Říká se tomu Higgsovo pole, ale představte si to jako kosmickou melasu. Když se částice, jako elektrony a kvarky, chtějí prostorem pohybovat, musí se touto kosmickou melasou prodírat, a cítí při tom odpor.
Jako když hodíte kamínek do kádě s melasou, vidíte, jak kamínek překonává odpor. Stejné je to u částic. A tento odpor, když tlačíte na elektron, pocházející s interakce s jeho prostředím, s Higgsovou melasou, to je hmotnost toho elektronu. Tahle analogie není dokonalá. Mohlo by vás napadnout, že elektron je vždy uveden do klidu vlivem tření v melase, kterou cestuje prázdným prostorem.
Tak to ale není. Tahle síla odporu se projevuje, jen když chce částice zrychlit nebo zpomalit. Ale není to špatný způsob, jak si představit, jak podle Higgse částice získávají hmotnost. Svou hmotnost získávají protlačováním se okolní melasou. Tahle teorie, že vesmír je naplněn Higgsovým polem, Higgsovou melasou, je docela odvážná.
Když byla zveřejněna, většina vědců nevěřila, že by se mohla potvrdit. Jak byste takovou teorii ověřili? Jakým pokusem? Je tu jedna možnost, která už je vyzkoušená. Vezměte částice, nechte je proudit Velkým hadronovým urychlovačem téměř rychlostí světla a nechte je do sebe narazit. Když do sebe narazí, jakoby vystřelí do prostoru.
Jakoby plácnou do prostoru, udeří do něj. Když udeříte do prostoru, který je naplněn touto melasou, měla by se melasa začít třást. A když se správně třese, měli byste být schopní oddělit drobné smítko Higgsova pole, a to drobné smítko je Higgsova částice. A přesně to se podle nás děje ve Velkém hadronovém urychlovači.
Je velmi těžké tyhle částice najít. Podle výpočtů jen jeden z bilionu těchto úderů do prostoru, ze střetů částic, opravdu vykřesá Higgsovu částici. Máme však velmi přesvědčivé důkazy, že Higgsova částice byla objevena a že se celá tahle teorie potvrdila. Potvrzení Higgsovy teorie je opravdu důležité hned z několika důvodů. Zaprvé, nám fyzikům jde o zodpovězení základních otázek a jedna z těch nejzákladnějších je, kde vzaly elementární částice svou hmotnost.
A tahle teorie, která se zdá být správná, je důležitým krokem vpřed. Druhým důvodem, proč je tahle teorie a její potvrzení tak důležité, je, že Higgsova částice je novým druhem hmoty. Není to ledajaká částice. Částice, které už známe, elektrony, neutrina a kvarky, se všechny točí dokola, z hlediska kvantové mechaniky.
Ale jde o to, že se všechny točí. Higgsova částice je prvním druhem elementární částice, která se vůbec netočí. Je to první částice, která se netočí. Jako bychom objevili nějakou mimozemskou formu života. Ale v říši částic. A to je... velmi důležitý krok vpřed. Další věc, co stojí za zmínku, zvlášť, když k fyzice přistupujete jako já - teoreticky...
Celá teorie Higgsova pole a Higgsovy částice se zrodila ve formě matematických symbolů a rovnic. V následujících 40 letech se tato teorie spolu s technologiemi pro její testování vyvíjela a dnes můžeme dokázat, že matematika nám umožnila pochopit hlubší rozměr reality, který jsme nemohli otestovat, když tato teorie vznikla.
A tenhle přechod od matematické teorie k potvrzení určitého rysu reality je přesně to, pro co my teoretici žijeme. To jsou tedy tři důvody, proč jsme tak nadšení, že se tento objev potvrdil a byl právem oceněn Nobelovou cenou. Překlad: Veru www.videacesky.cz
Komentáře (0)