مفهوم جرم، و بوزون هيگز:

نيروي الكترومغناطيس نيرويي است كه حاملان آن فوتون آشناي الكترومغناطيس و بوزون‌هاي W و Z هستند. W و Z مسئول برهمكنش ضعيف‌اند كه نه تنها همجوشي در خورشيد را موجب مي‌شوند بلكه عامل برخي انواع پرتوزا ايي هستند. اما، اگر اين اثرها اينقدر در هم تنيده‌اند، چرا در تجربه‌هاي روزانه يعني در دماها و انروژي‌هاي به نسبت كم، به ظاهر اين اندازه متفاوتند؟
يك دليلش اين است كه ذره انتقال‌دهنده‌ي نيروي الكترومغناطيسي يعني فوتون، بي‌جرم است. حال آنكه جرم بوزون‌هاي W و Z كه با نيروي ضعيف مرتبط‌اند، بسيار بزرگ است و هر كدام وزني به اندازه‌ي اتم نقره دارند.
مدل استاندارد ذرات بنيادي و نيروهاي ميان آنها توضيحي از جرم ارائه مي‌كند و آن را نتيجه ميدان جديدي مي‌داند كه به احترام پيتر هيگز، ميدان هيگز ناميده شده است.
هيگز يكي از نخستين كساني بود كه در سال 1994 به اين امكان نظري پي برد.
ميدان هيگز هم در تمام فضا گسترده است. بنا به اين نظريه، اگر ميدان هيگز وجود نمي‌داشت، ذره‌هاي بنيادي هم جرم نمي‌داشتند. بخشي از آنچه ما جرم مي‌شماريم، حاصل برهم‌كنش‌ها ميان ذره‌ها و ميدان هيگز است. فوتون‌ها با ميدان هيگز برهم‌كنش ندارند و بنابراين بي‌جرم‌اند. بوزون‌هاي W و Z برهم‌كنش دارند و از اين راه جرم بزرگ خود را كسب مي‌كنند.

مدل استاندارد و بوزون هيگز

فرض بر آن است كه اجزاي سازنده‌ي ماده، كوارك‌ها و لپتون‌هاف نيز جرمشان را از برهم‌كنش با ميدان هيگز به دست مي‌آورند. درست همانطور كه ميدان‌هاي الكترومغناطيسي بسته‌هاي كوانتومي به نام فوتون مي‌سازند، ميدان هيگز هم بايد به صورت “بوزون‌هاي هيگز” نمايان شود. در نظريه اصلي هيگز تنها يك نوع بوزون هيگز وجود داشت، اما اگر ابرتقارن راست باشد، بايد خانواده‌اي از اين ذرات وجود داشته باشد.
اگرچه اندازه‌گيري دقيقي كه در لپ (LEP) و ديگر شتابدهنده‌ها انجام گرفته، با رياضيات كوانتومي و مدل استاندارد آميخته شود،‌ آن‌وقت نظريه‌دان‌ها مي‌توانند انرژي‌هايي را تعيين كنند كه در آن بوزون‌ هيگز يا هرچيزي كه جرم را به وجود مي‌آورد، آشكار مي‌شود.

اين محاسبه‌ها نشان مي‌دهد كه تخمه‌ي جرم درست يك ميليونم يك ميليونم ثانيه پس از انفجار بزرگ، هنگامي كه دما به زير ده‌هزار ميليون ميليون درجه رسيده بود، در تار و پود عالم كاشته شد. شايد تواترون بهينه‌شده آزمايشگاه فرمي بتواند نخستين نشانه‌هاي بوزون هيگز را ثبت كند. با اين حال، انجام كاوشي اختصاصي در اين گسترده انرژي، كه در آن راز جرم بايد گشوده گردد، نيازمند برخورددهنده‌ي بزرگ هادرون (LHC) در سرن (CERN) مي‌باشد.

لینک قسمت اول