• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Polscy fizycy o wynikach eksperymentów CERN

    14.12.2011. 00:25
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Ewentualne odkrycie cząstki Higgsa potwierdzi istniejące teorie, ale nie zamknie drogi do nowych - podkreśla prof. Maria Krawczyk z Uniwersytetu Warszawskiego. Inny fizyk z UW prof. Jan Królikowski przypomina, że w eksperymentach CERN biorą udział Polacy. 

    We wtorek w ośrodku badawczym CERN pod Genewą ogłoszono wyniki eksperymentów ATLAS i CMS, których celem jest odkrycie cząstki Higgsa lub wykluczenie jej istnienia. Obserwacje naukowców sugerują, że cząstka Higgsa istnieje i najprawdopodobniej ma masę 115-130 GeV.

    "Fizycy od dawna oczekiwali potwierdzenia doświadczalnego hipotezy o istnieniu lekkiej cząstki Higgsa, z masą poniżej 200 GeV, czyli 200 mas protonu. Przekonanie to wynika ze struktury teoretycznej Modelu Standardowego i dotychczasowych pomiarów różnych wielkości fizycznych" - tłumaczy prof. Krawczyk z Instytutu Fizyki Teoretycznej Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego.

    Fizyczka przypomina wyniki wcześniejszych eksperymentów w CERN (zarówno z użyciem LHC jak i poprzedniego wielkiego akceleratora - LEP), które wykluczyły istnienie cząstki Higgsa lżejszej niż 114 GeV oraz o masie między 145 a 466 GeV.

    "Dzisiejsze dane z LHC jeszcze bardziej zawężają ten obszar do 115-130 GeV, z pewnym wskazaniem na masę ok. 125 GeV" - podkreśla.

    Według Krawczyk cząstka Higgsa jest niezbędnym elementem Modelu Standardowego, czyli gdyby jej istnienie zostało w ogóle wykluczone przez eksperymenty, teoria opisująca wszystkie znane cząstki i oddziaływania między nimi musiałaby ulec modyfikacji. Jednak odkrycie tej cząstki nie oznacza, że Model Standardowy będzie wyjaśniał wszystkie zjawiska, związane z cząstkami elementarnymi jakie zachodzą w przyrodzie.

    "Model Standardowy to w istocie prawdziwa teoria cząstek elementarnych dla energii dostępnych naszym pomiarom w laboratoriach. Jest to kwantowa teoria pola, która pozwala opisywać procesy anihilacji i kreacji cząstek. Opiera się na opisie oddziaływań elektromagnetycznych, słabych i silnych zachodzących pomiędzy kwarkami i leptonami (takimi jak elektron), uwzględniając ich specyficzne symetrie. Skład fundamentalnych składników materii został ustalony na przełomie wieku" - wyjaśnia profesor.

    Jak dodaje, cząstki przenoszące poszczególne oddziaływania też znane są od dłuższego czasu - są to foton, bozony W i Z oraz gluony.

    "Otwarte pozostało pytanie - skąd się biorą masy cząstek fundamentalnych? Szczególnie doskwierał tu problem mas bozonów W i Z, gdyż wyjściowa symetria wymaga aby bozony były bezmasowe jak foton i mogły się przemieszczać na duże odległości, co było w pełnej sprzeczności z danymi. Masy bozonów W i Z wynoszą bowiem około 100 mas protonu, a oddziaływania słabe, które przenoszą te cząstki, działają tylko w mikroświecie. Zaproponowany w latach 60-tych XX w elegancki mechanizm Brouta-Englerta-Higgsa, wykorzystuje zjawisko spontanicznego łamania symetrii znane w innych dziedzinach fizyki i nadaje masy bozonom cechowania nie psując wyjściowej symetrii oddziaływań. Przewidywanym sygnałem tego mechanizmu jest właśnie cząstka (bozon) Higgsa. Model Standardowy dokładnie określa jak Higgs oddziałuje z innymi cząstkami (tym silniej im są masywniejsze), ale nie przewiduje masy samej cząstki Higgsa - stąd trudności w jego poszukiwaniach" - tłumaczy badaczka.

    Jak przypomina kierownik polskiej grupy CMS prof. Jan Królikowski z Instytutu Fizyki Doświadczalnej Wydziału Fizyki UW, polscy fizycy od wielu lat brali udział w konstrukcji detektorów na potrzeby eksperymentów ATLAS i CMS, a teraz biorą aktywny udział w analizie danych i utrzymywaniu eksperymentów w ruchu.

    "Grupa uczonych z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego, Narodowego Centrum Badań Jądrowych oraz z Politechniki Warszawskiej bierze udział w pracach zespołu CMS od momentu jego powstania w 1991 roku. Grupa warszawska ma istotny wkład w projekt i konstrukcję podzespołów układu wyzwalania, który identyfikuje potencjalnie interesujące zderzenia protonów w LHC.

    Prof. Królikowski dodaje, że obecnie fizycy, elektronicy i studenci z Warszawy biorą udział w rutynowych pracach związanych z działaniem CMS, np. poprzez pracę w centrum sterowania eksperymentem, znajdującym się w Cessy we Francji, oraz w analizach danych, włączając w to poszukiwania bozonu Higgsa w kanale rozpadu na dwa leptony tau oraz poszukiwania sygnałów fizyki poza Modelem Standardowym. Obecny i następny rok to bardzo ekscytujący czas dla nas wszystkich, szczególnie, że wielu nas było i jest zaangażowanych w budowę eksperymentu CMS już od ponad 20 lat" - zaznacza fizyk.

    PAP - Nauka w Polsce

    ula/ pmw/bsz



    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Bozon Higgsa (higson) – cząstka elementarna, której istnienie jest postulowane przez model standardowy, nazwana nazwiskiem Petera Higgsa. 4 lipca 2012 ogłoszone zostało odkrycie nowej cząstki elementarnej przez eksperymenty ATLAS i CMS, prowadzone przy Wielkim Zderzaczu Hadronów w CERNie. Wyniki ogłoszone 4 lipca zostały potwierdzone przez rezultaty kolejnych eksperymentów, publikowane w ciągu następnego roku. Masa odkrytej cząstki, wykrycie jej w oczekiwanych kanałach rozpadu oraz jej właściwości stanowiły mocne potwierdzenie, że jest to długo poszukiwany bozon Higgsa. W kwietniu zespoły pracujące przy detektorach CMS i ATLAS ostatecznie stwierdziły, że cząstka ta jest bozonem Higgsa. Nośniki oddziaływań - w teoriach kwantowych oddziaływania są przenoszone przez pewne cząstki zwane właśnie nośnikami oddziaływań lub kwantami oddziaływań. Istnieją dwie kategorie takich cząstek - rzeczywiste cząstki (przenoszące oddziaływania elementarne) oraz quasicząstki (pseudocząstki). Gerald Stanford Guralnik (ur. 17 września 1936, Cedar Falls, Iowa, USA) – fizyk amerykański, profesor fizyki, Brown University. Pracuje głównie w dziedzinach kwantowej teorii pola oraz ogólnej teorii względności. Szczególnie cytowany za wkład w dziedzinie spontanicznego złamania symetrii (pole Higgsa, bozon Higgsa). W 2010 wyróżniony Nagrodą Sakurai.

    W fizyce cząstek elementarnych, bozony cechowania są nośnikami oddziaływań podstawowych. Innymi słowy, cząstki elementarne, których oddziaływania są opisane przez teorię pola z cechowaniem, powodują powstanie sił poprzez wymianę bozonów cechowania. Pole Higgsa – skalarne pole postulowane w 1964 roku przez Petera Higgsa. Koncepcja pola Higgsa została wykorzystana przez Stevena Weinberga do konstrukcji Modelu Standardowego.

    Masa spoczynkowa protonu – masa protonu pozostającego w spoczynku w inercjalnym układzie odniesienia. Rozróżnienie między masą spoczynkową a masą cząstki poruszającej się jest istotne z punktu fizyki relatywistycznej i ma znaczenie np. w przypadku zjawisk i eksperymentów z dziedziny fizyki cząstek elementarnych. Oddziaływanie słabe jest jednym z czterech oddziaływań uznanych za podstawowe. Przenoszone jest za pomocą jednej z trzech masywnych cząstek: bozonów naładowanych (W i W) oraz bozonu neutralnego (Z). Jest odpowiedzialne za rozpad beta i związaną z nim radioaktywność oraz za rozpad np. mionu i cząstek dziwnych. Siła oddziaływania słabego jest 10 razy mniejsza niż siła oddziaływania silnego. Jest zbyt słabe, by połączyć leptony w większe cząstki, tak jak oddziaływania silne łączą w hadronach kwarki.

    Model standardowy – teoria fizyki cząstek podstawowych, zwanych też cząstkami elementarnymi, które są podstawowymi składnikami każdej materii. Opisuje trzy z czterech (z wyjątkiem grawitacji) oddziaływań podstawowych: oddziaływanie elektromagnetyczne, oddziaływanie słabe i oddziaływanie silne. Sformułowana jest w języku matematyki, opisując relacjami matematycznymi zależności między elementami tej teorii. Opiera się na koncepcji pola Yanga-Millsa. Cząstki wirtualne to matematyczna koncepcja w kwantowych teoriach pola - cząstki fizyczne manifestujące swoją obecność poprzez oddziaływania, jednak łamiące zasadę powłoki masy. Wbrew powszechnym przekonaniom, cząstki wirtualne nie naruszają żadnych zasad zachowania.

    W fizyce cząstek bozony (ang. boson od nazwiska fizyka Satyendra Bose), są cząstkami posiadającymi spin całkowity. Większość bozonów to cząstki złożone, jednakże 12 z nich (tak zwane bozony cechowania) są cząstkami elementarnymi, niezłożonymi z mniejszych cząstek (cząstki fundamentalne).

    Reabsorpcja fotonu – zjawisko pochłaniania wirtualnego fotonu wyemitowanego przez cząstkę obdarzoną ładunkiem elektrycznym. Emisja i reabsorpcja fotonu może wystąpić zarówno dla izolowanej cząstki, jak i podczas oddziaływania z inną cząstką naładowaną. Uwzględnienie tego zjawiska daje możliwość konstruowania różnych diagramów Feynmana dla oddziaływania cząstek. Umożliwia to uwzględnienie wszystkich procesów związanych z danym oddziaływaniem i w efekcie – obliczenie prawdopodobieństwa tego oddziaływania.

    Masa spoczynkowa neutronu to masa neutronu pozostającego w spoczynku w inercjalnym układzie odniesienia. Rozróżnienie między masą spoczynkową a masą cząstki poruszającej się jest istotne z punktu fizyki relatywistycznej i ma znaczenie np. w przypadku zjawisk i eksperymentów z dziedziny fizyki cząstek elementarnych.

    Dodano: 14.12.2011. 00:25  


    Najnowsze