Bạn biết gì về boson Higgs? docx

Bạn biết gì về boson Higgs? Bạn muốn tăng thêmvài kilo?Đừng quákhe khắtvới bản thân mình làmgì – một trườnglực vô hình và một boson tên gọi là Higgscó thể là thủ phạm thật sự. Các nhà khoa học đã phát triển một mô phỏng xem phân hủy của hạt boson Higgs sẽ trông như thế nào. (DESY Zeuthen) Newton nghĩ rằng ông đã có lực hấp dẫn trong tay khi mộtquả táo trí tuệ rơi trong đầu ông vàonăm 1665. Nhưng 250năm sau, một thanh niên trẻ tên là Einsteinđã công nhiên rằng hấp dẫn khôngphải là một tính chất của trái đất hay bất kì vật chất nàokhác – hấpdẫn là cái bạn thấy khivật chất làm biến dạng không-thời gian. Quan điểm của Einstein thổi lênnhững luồng giómới. Và trong khi kiến thức hiện naycủa thuyết tương đối rộng là không cần thiếtcho mộtcuộc sốnghạnh phúc và trọn vẹn,nhưng nó thiết yếu cho các nhà vật lí mở mang đầu óc của họ xem vũ trụ thật sự hoạt độngnhư thế nào. Tiếnnhanhcho đến bây giờ, vànếu một nhân vật kém nổi tiếng hơn của những năm 1960 là đúng, thì sự nhậnthức của chúng ta về khối lượng –mức độ nặng của các vật –là xem xét sự hấp dẫn. Khối lượng Khối lượng là một trongnhững thứ màcố hữu chúng ta ‘có’ – mộtsố thứ thì nặng hơnnhững thứ khác,và khốilượngcủa các vậtkhông thay đổi từ ngày này sang ngày tiếp theo.Chúng ta biết hoặccó thể tính ra khối lượng củamọi thứ trên hành tinh,từ một nguyêntử hydrogen (1,6x10 -27 kg) đếnmột chiếcphản lực (400.000kg) chođến bản thân hành tinh(5,6x10 24 kg). Và chúng ta biết khối lượng của các vậtthật ra là tổngkhối lượng của tất cả các nguyên tử cấu tạo nên nó. Nhưng vào thập niên 1960,nhà vật lí người AnhPeter Higgsđi đến mộtý tưởng tách khối lượngra khỏi cái gì đó hoàn toàn hiểnnhiên, thành một cái gì đó mơ màng như bản thân thập niên ’60vậy. Ông nói khối lượngkhông phải là một tínhchất của vật chất. Thayvào đó, một trườngkhông nhìnthấy chứa đầy mọi góc cạnh của vũ trụ, và các vậtcó khối lượng bằng cách tương tác với trường đó. Trường (gọi là trường Higgs) tương tác với một hạt càng mạnh,thì hạt càng nặng. Các electron thậtsự nhẹ, nên trườngHiggs khó tương tác với chúng. Các quark cấu tạo nênproton và neutron thì nặng hơn electronnhiều,vì trườngHiggs tác dụnglên chúngmạnh hơnnhiều, khiến chúng khó tách rời ra hoặc chuyển độngchậm lại. Cácphoton,những góinănglượng cấu tạo nên bức xạ điệntừ, khôngcó khối lượng.Nên chúnglaoqua vũ trụ như thể trường Higgs không hề có mặt– các photon vàtrường Higgs hoàn toàn ‘phớtlờ’ nhau. Ý tưởng của Higgsnhận được sự hoan nghênh “xuấtsắc!” từ phía đa số các nhà vật lí, và một số người khác thì la toáng lên“gì thế ?” Tại sao ônglại làm phức tạp thêm một khái niệm như khối lượng vốn đã hoạt động khá tốt?Vâng, người ta phải phản ứng như vậy thôi. Các nhà khoa học hi vọng Máy Va chạm Hadron Lớn sẽ phát hiện ra vết tích của hạt boson Higgs. (Maximilien Brice/CERN) Một lí thuyết của hầu như mọi thứ Trongthế kỉ 20, cácnhà vậtlí lượng tử đã pháthiện và lí thuyết hóa những thứ ngày một kì lạ hơnvề thế giới hạ nguyên tử. Vào thập niên 1960,các nhàvật lí đang dồnvề với nhau mọi thứ họ biết về các hạt hạ nguyên tử và các tương táccủa chúng thành một lí thuyết hoặc mô hình. Đó là một lời kêu gọi lớn, với sự thưởng phạtlớn – mọi thứ cấu tạotừ vật chất, cho nên việc tìm hiểu các hạt cấutạo nên vật chất và các lựcchi phối cái diễn ra ở cấp độ ấy là côngviệc ưu tiên hàng đầu. Vào đầu thập niên1970, mô hìnhxuấthiện gần như làm được công việc đó. Mô hình Chuẩn của vật líhạt cơ bản bao quát12 hạt hạ nguyên tử (baogồm electroncũng như cácquark cấu tạo nên neutronvà proton), các phản hạt của chúng, và ba trong số bốn lực chi phối mọi tương tác củachúng. Nó còn tiênđoán các hạtchưa biếtvào lúc ấy, nhưng rồi đã được tìm thấy trong các thí nghiệm năng lượng cao. Khi mô hìnhtrên tiến trìnhhoàn thiện,thì ngườita gặp hai trở ngạilớn. Một trong những trở ngại này là nó không cho phépbất kì hạtnào có khối lượng. Mọi hạt trên thực tế chúng ta biết làcó khốilượng – nó đã được đo và chứng minh– nên vật lí học cần một lời giải cho bàitoán khối lượng, haynó cần một mô hình mới. Đó là nơi ngài Higgs của chúngta và trườnglực mangtên ngài xuấthiện. Nếu trườngHiggsthật sự là cơ sở của khối lượng, thì thật OK chobản thân các hạthạ nguyên tử không cókhối lượngvì chúngcần đến nóchỉ bởi việc tương tác với trường, và Mô hình Chuẩn vẫn trụ vững. Nhưng nếu rốt cuộc không có trường Higgs, thì chúngta chẳng cócách nàogiải thích khối lượngvà vật lí hạt sơ cấp sẽ ở lại vớiMô hìnhrất Dướichuẩn. Vậy làmthế nào bạn tìm ra một trường không nhìn thấy chiếmgiữ mọi góc cạnh không gian trong vũ trụ? Bạn hãy săn tìm bosoncủa nó. Săn tìm boson Higgs Trongvật lí lượng tử, các trường(như trường điện từ và trường hấp dẫn) được trungchuyển hoặc mang bởi các hạtgọi là boson. Mộttrường thật ralà một biển gồm các boson ảo thoắtẩn thoắt hiện.Boson đượcbiết tới nhiều nhất là photon,hạt trung chuyển trường điện từ. Vànếu trường Higgs lan tỏa mọi nơi thật sự tồn tại, thì nó sẽ được trung chuyển bởi boson Higgs. Tìm kiếmboson Higgs đòi hỏimột chút thủ thuật. Giống như đa số các hạt hạ nguyêntử, nó không bền, và chỉ tồn tạiở các nănglượng cao.Thật sự là những năng lượngcao. Loại nănglượng bạn có ngaysau BigBang, hoặckhi bạnchó các hạt hạ nguyêntử lao vào nhauở tốcđộ gần như bằng ánh sáng. Đó chính là cái đangdiễn ratrong Máy Va chạm Hadron Lớn củachâu Âu. Nếu cácprotonsiêu nhanh (một loại hadron)lao vàonhauvới năng lượng đủ lớn, thì mộtboson Higgscó thể hìnhthành. Những nhân vật nàyđược bảo quản cao đến mức cho dù mộthạt thật sự xuất hiện thì nó sẽ không bền và sẽ biến mất trở lại ngaytức thì. Nhưng nó sẽ tạo ra mộtvết tích mách bảo của sự sinh và hủysẽ để lại tínhiệu cho các nhà vật líbiết rằngboson Higgs chẳng phải chỉ là mộttên gọi vui chomột nhân vật người Anh. Còn nếu sauhàng tỉ đô la đã chi ra mà chúng ta chẳng tóm được boson Higgs thì sao?Cộng đồng vật lí hạt sẽ chưa thấtvọng đâu. Đó sẽ là gợi ý chohọ đi đến một mô hình hoạtđộng tốt như mô hìnhhiện nay của chúng ta, nhưngcó chỗ cho khối lượng, năng lượngtối, vật chất tốivà một cáinho nhỏ gọi là sự hấp dẫn. . Bạn biết gì về boson Higgs? Bạn muốn tăng thêmvài kilo?Đừng quákhe khắtvới bản thân mình làmgì – một trườnglực vô hình và một boson tên gọi là Higgscó thể là thủ. hìnhrất Dướichuẩn. Vậy làmthế nào bạn tìm ra một trường không nhìn thấy chiếmgiữ mọi góc cạnh không gian trong vũ trụ? Bạn hãy săn tìm bosoncủa nó. Săn tìm boson Higgs Trongvật lí lượng tử, các. hấp dẫn) được trungchuyển hoặc mang bởi các hạtgọi là boson. Mộttrường thật ralà một biển gồm các boson ảo thoắtẩn thoắt hiện .Boson đượcbiết tới nhiều nhất là photon,hạt trung chuyển trường điện