Higgsi bosonite paarisrakend valgustab teed massi päritoluni
Higgsi bosonid teevad koostööd kõigis universumi soppides, andes elementaarosakestele massi. Nüüd kavatsevad füüsikud tekitada Higgsi bosoneid paarikaupa, et välja selgitada, kuidas tagas selline meeskonnatöö vahetult pärast Suurt Pauku aine võidu antiaine üle.
Higgsi bosonite võrgustik või täpsemini Higgsi väli küündib universumis kõikjale, ulatudes kaugeimatest galaktikatest kuni inimese rakutuumadeni. Ehkki seda pole näha ja selle omadused pole ka otseselt mõõdetavad, on see päris kindlasti stabiilne, muidu oleks meie koduplaneet Maa – ja ka kõik muu, mis universumis leidub – kaalutu ehk ilma massita.
Just Higgsi väli on see, mis on universumi algusest alates olnud pidevalt „sisse lülitatud“ ja tagab, et aatomite koostisosadel, nagu kvargid ja elektronid, on mass. Mõistagi on tänu sellele mass ka aatomitel ning kõigel aatomitest koosneval. Küsimus, kuidas see „massiväli“ täpselt ikkagi töötab, on füüsikuid pannud kukalt sügama alates hetkest, mil Higgsi boson esimest korda 2012. aastal nende detektoreis välja ilmus.
CERNi ehk Euroopa tuumauuringute keskuse füüsikute kava on saladus välja selgitada sedasi, et nad toodavad Higgsi bosoneid paarikaupa ja uurivad, kuidas nood üksteisega reageerivad. Paaride tekitamine algab siis, kui Suure Hadronite Põrguti (LHC) uus versioon on pärast detektorite uuendamist valmis. See peaks juhtuma ülejärgmisel aastal. Peale vastuse massi kohta võivad bosonipaarid paotada ka ukse salapärase tumeaine maailma.
Füüsikute oletused Higgsi välja kohta lähtuvad praegustest tunnustatud füüsikateooriatest. Higgsi väli annab osakestele energia ja Albert Einsteini kuulsa võrrandi
E = mc2 järgi võrdub energia massiga. Higgsi välja võib võrrelda eri potentsiaalidega elektroodide vahel tekitatud elektriväljaga, ent ühe olulise erinevusega. Kui elektroodidevahelise potentsiaalide erinevuse kadumise järel kaob ka elektriväli, siis massiväli on universumis „sees“ igavesest ajast igavesti, sest Higgsi bosonid reageerivad üksteisega lõputult. Need reaktsioonid hoiavad alal välja laengut, mis annab elementaarosakestele nende massi.
Elementaarosakeste suhe Higgsi väljaga on erinev. Nii on kvarkide ja välja vastasmõju tugev ja seetõttu on kvargid suhteliselt rasked, ent elektronide puhul on mõju nõrgem ja seetõttu on nende mass väiksem.
Tõenäoliselt on LHCs moodustatud juba ligikaudu tuhat paari Higgsi bosoneid, aga need on muude osakeste seas siiski nii haruldased, et on uppunud mürasse, mille on tekitanud ülejäänud osakeste triljonid kokkupõrked, mida on katsete algusest saadik 2010. aastal esile kutsutud.
Loe Higgsi bosonite ja massi müsteeriumi kohta lähemalt septembri Imelisest Teadusest!
