Higgsi väli

Higgsi mehhanismi järgi on terve universum täidetud nullist erineva Higgsi väljaga. Higgsi väli mõjutab fermione ja bosoneid, mis kokkupuutel Higgsi väljaga omandavad massi. Osakesi saab käsitleda lainetena kvantväljades (korpuskulaar-laineline dualism). Tuues teooriasse uue välja, pidi sellelegi leiduma vastav osake. Higgsi osake ehk Higgsi boson on laine antud väljas ning selle avastamine tõestas Higgsi välja olemasolu.  

Osakese massist sõltub vastastikmõju Higgsi osakesega. Nimelt on tegu sama vastastikmõjuga, mis fermionile massi annab. Massi saab fermion vastastikmõjust Higgsi välja vaakumiga, Higgsi osakese ja fermioni vahel on seesama vastastikmõju. Näiteks kerge elektron Higgsi väljast eriti mõjutatud pole, kuid mõni raske kvark, näiteks t-kvark, on aga vägagi mõjutatud.   

 Higgsi väli ja universumi algus 
Peale Suurt Pauku oli Higgsi väli null, kuid universumi jahtumisel väli kasvas ning iga osake, mis sellega kokku puutus, omandas massi. Mida rohkem mingi osake selle väljaga kokku puutub, seda suurem selle osakese mass on. Footonid sellest väljast mõjutatud ei ole, seega ei ole neil ka massi. Nagu kõigil fundamentaalsetel väljadel, on ka Higgsi väljal vastav osake (Higgsi boson). 

 Brout-Englert-Higgsi mehhanism 
1970. aastatel jõudsid füüsikud järeldusele, et neljast kahel fundamentaaljõul, nõrgal vastastikmõjul ja elektromagnetjõul on nii mõndagi ühist. Neid jõude saab käsitleda sama teooria alusel, millel põhineb osakestefüüsika standardmudel. Nimelt on nii elekter, magnetism, valgus ja mõnda tüüpi radioaktiivsus tulemuseks ühele ja samale jõule, mida tuntakse elektronõrga vastastikmõju all. 

Teooriast lähtuvad arvutused kirjeldavad korrektselt nii elektronõrka vastastikmõju kui ka sellega seonduvaid osakesi, footoneid ja W ja Z bosoneid. Kui need osakesed tekivad, siis massi nad veel ei oma. Footonite kohta see kehtib ka edaspidiselt, kuid W ja Z bosonitel mass on olemas. Sellele küsimusele asusid vastust leidma Robert Brout, François Englert ja Peter Higgs.   

BEH mehhanismi kohaselt peab üle kogu universumi ulatuma väli, mis osadele bosonitele massi annab. Sellise välja olemasolu oli aga võimalik tõestada vaid siis, kui leidub ka sellele väljale vastav osake, Higgsi boson. 2012 aasta 4. juulil vaadeldi esmakordselt uut osakest, massiks 125 GeV, mis oli vastavuses Higgsi bosoniga.  Sellega oli Higgsi välja olemasolu tõestatud ning nüüd on teada, et kokkupuutel Higgsi väljaga saavadki W ja Z bosonid massi. 

 Higgsi vaakum 
Välja energia oleks antud juhul väljale vastava osakese energia, mis avaldub massina. Kuid isegi kui ruumis ei ole ühtegi osakest, võib teatud kvantväljadel ka ergastamata energia olla. See tähendab, et vaakumi energia võib vaakumis olla nullist erinev ka siis, kui seal ei ole vastavaid osakesi. Higgsi osake on 0-spinniga – kui Higgsi väli erineb nullist, ei vali osake mingit eelistatud suunda. Kui samas olukorras oleks mõni väli, mille spinn ei ole null, valiks selle pöörlemistelg ruumis eelistatud suuna. Sellisel juhul sõltuks valguse kiirus levimise suunast ning oleks ühesugune telje suunas, sellega risti aga teistsugune. Seega on Higgsi väljal ja vaakumil nõrk laeng. 

 Viited 

Kategooria:Kvantfüüsika
Kategooria:Füüsika
Kategooria:Väljateooria