Higgs-partikel
Higgsbosonen (eller Higgs-partiklen) er en partikel i fysikkens standardmodel. I 1960'erne var Peter Higgs den første, der foreslog, at denne partikel kunne eksistere. Den 14. marts 2013 bekræftede forskere ved CERN foreløbigt, at de havde fundet en Higgs-partikel.
Higgs-partiklen er en af de 17 partikler i standardmodellen, som er den fysikmodel, der beskriver alle kendte grundpartikler. Higgs-partiklen er en boson. Bosoner menes at være partikler, som er ansvarlige for alle fysiske kræfter. Andre kendte bosoner er fotonen, W- og Z-bosonerne og gluonerne. Forskerne ved endnu ikke, hvordan man kan kombinere tyngdekraften med standardmodellen.
Higgs-feltet er et fundamentalt felt af afgørende betydning for partikelfysikkens teori. I modsætning til andre kendte felter, f.eks. det elektromagnetiske felt, har Higgs-feltet næsten overalt den samme værdi, der ikke er nul. Spørgsmålet om Higgs-feltets eksistens var den sidste ubekræftede del af partikelfysikkens standardmodel og var ifølge nogle "det centrale problem i partikelfysikken".
Det er vanskeligt at påvise Higgs-bosonen. Higgsbosonen er meget massiv sammenlignet med andre partikler, så den holder ikke særlig længe. Der er normalt ingen Higgsbosoner i nærheden, fordi det kræver så meget energi at lave en. Den store hadronkollider i CERN blev bygget hovedsagelig af denne grund. Den fremskynder to bundter partikler til næsten lysets hastighed (de bevæger sig i modsat retning), inden den sætter dem på en bane, hvor de kolliderer med hinanden.
Hver kollision producerer en masse nye partikler, som detekteres af detektorer omkring det sted, hvor de kolliderer. Der er stadig kun en meget lille chance, nemlig en ud af 10 milliarder, for at en Higgsboson opstår og bliver opdaget. For at finde de få kollisioner med tegn på Higgsbosonen smadrer LHC trillioner af partikler sammen, og supercomputere gennemgår en enorm mængde data.
Higgsbosoner overholder loven om energibevarelse, som siger, at energi hverken skabes eller ødelægges, men i stedet kan overføres eller ændre form. Først starter energien i gaugebosonen, som interagerer med Higgs-feltet. Denne energi er i form af kinetisk energi som bevægelse. Efter at gaugebosonen har vekselvirket med Higgs-feltet, bliver den langsommere. Denne opbremsning reducerer mængden af kinetisk energi i gaugebosonen. Denne energi bliver dog ikke ødelagt. I stedet går energien fra bevægelsen ind i feltet og omdannes til masseenergi, som er den energi, der er lagret i masse. Den masse, der skabes, kan blive det, vi kalder en Higgsboson. Den mængde masse, der skabes, stammer fra Einsteins berømte ligning E=mc2, som siger, at masse er lig med en stor mængde energi (f.eks. svarer 1 kg masse til næsten 90 quadrillioner joule energi - den samme mængde energi, som hele verden brugte på ca. halvanden time og et kvarter i 2008). Da den mængde masseenergi, der skabes af Higgs-feltet, er lig med den mængde kinetisk energi, som gaugebosonen mistede ved at blive langsommere, er energien bevaret.
Higgsbosoner anvendes i en række science fiction-historier. Fysikeren Leon Lederman kaldte den for "gudspartikel" i 1993.
Et computergenereret billede af en Higgs-interaktion
Opdagelse
Den 12. december 2011 meddelte de to hold ved Large Hadron Collider, der leder efter Higgs-bosonen, ATLAS og CMS, at de endelig havde set resultater, der kunne tyde på, at Higgs-bosonen eksisterede, men at de ikke vidste med sikkerhed, om det var sandt.
Den 4. juli 2012 erklærede holdet ved Large Hadron Collider, at de havde opdaget en partikel, som de mener er Higgsbosonen.
Den 14. marts 2013 havde holdene foretaget langt flere test og meddelte, at de nu mener, at den nye partikel er en Higgsboson.
Spørgsmål og svar
Spørgsmål: Hvad er Higgsbosonen?
A: Higgsbosonen er en partikel i fysikkens standardmodel. Den blev først foreslået af Peter Higgs i 1960'erne og blev bekræftet af forskere ved CERN den 14. marts 2013. Den er en af 17 partikler i standardmodellen og er en boson, som menes at være ansvarlig for fysiske kræfter.
Spørgsmål: Hvordan fungerer Higgs-feltet?
Svar: Higgs-feltet er et fundamentalt felt, der næsten overalt har en værdi, der ikke er nul. Det var den sidste ubekræftede del af standardmodellen, og dets eksistens blev betragtet som "det centrale problem i partikelfysikken". Når gaugebosoner interagerer med det, bliver de langsommere, og deres kinetiske energi går til at skabe masseenergi, som bliver det, vi kalder en Higgsboson. Denne proces adlyder loven om energibevarelse, hvor ingen energi skabes eller ødelægges, men i stedet kan overføres eller ændre form.
Spørgsmål: Hvorfor er det vanskeligt at påvise Higgsbosonen?
Svar: Higgsbosonen har en meget stor masse sammenlignet med andre partikler, så den holder ikke særlig længe. Der er normalt ikke nogen rundt omkring, fordi det kræver så meget energi at lave en. For at finde dem bruger forskerne supercomputere til at gennemgå enorme mængder data fra trillioner af partikelkollisioner på CERN's Large Hadron Collider (LHC). Selv da er der kun en lille chance (en ud af 10 milliarder) for, at der dukker beviser på en Higgs op og bliver opdaget.
Spørgsmål: Hvilke andre kendte bosoner findes der?
A: Andre kendte bosoner omfatter fotoner, W- og Z-bosoner og gluoner.
Spørgsmål: Hvordan hænger Einsteins ligning E=mc2 sammen med skabelsen af masseenergi fra kinetisk energi?
Svar: Einsteins berømte ligning fastslår, at masse er lig med en ekstremt stor mængde energi (f.eks. 1 kg = 90 quadrillioner joule). Når kinetisk energi fra gaugebosoner, der interagerer med Higgs-feltet, bremses, går den samme mængde kinetisk energi til at skabe masseenergi, som bliver til det, vi kalder en Higgs-boson - og dermed bevares den samlede energi i henhold til bevarelseslovene.
Spørgsmål: Hvilken rolle spiller science fiction-historier i forhold til at forstå, hvordan higgsbosoner fungerer?
Svar: Science fiction-historier indeholder ofte higgsbosoner som en del af deres plot, men disse historier giver ikke nødvendigvis nøjagtige videnskabelige oplysninger om, hvordan de fungerer - de er mere til underholdning end noget andet!
