Ohlášení objevu Higgsova bosonu dne 4. července 2012 vyvolalo značnou odezvu
v tisku. Již to naznačuje, že Higgsův boson je významným milníkem fyziky. Higgsův boson byl
totiž posledním chybějícím článkem standardního modelu částicové fyziky, fundamentem, jenž
má zásadní vliv na podobu našeho vesmíru a díky kterému částice nabývají svou hmotnost.
Existenci Higgsova bosonu předpověděl již v roce 1964 Peter Higgs, po kterém byla
částice nakonec pojmenována. Možná ne zcela právem, neboť samotný P. Higgs uvedl, že
článek, ve kterém navrhl mechanismus působení tehdy ještě neznámého
bosonu, vycházela z prací řady jiných fyziků.
Higgsovo pole
Higgs přemýšlel nad tím, kde se bere hmotnost částic a proč některé z intermediálních
částic, jako foton a gluony, mají nulovou klidovou
hmotnost a jiné, jako např. bosony, naopak vysokou klidovou hmotnost. Na základě svých
úvah navrhl existenci silového pole, tzv. Higgsova pole, které svým působením zpomaluje
rychlost polních částic a je schopno přenášet částice nazvané Higgsovy bosony.
Mechanismus působení Higgsova pole je vysvětlován řadou konstruktů. Představte si
například kamínek, který bude padat ve sklenici. Bude-li kamínek padat ve sklenici
naplněné vodou, bude jeho pád mnohem pomalejší a delší, než když bude sklenice prázdná
a kamínek bude padat vzduchem. A což teprve, když vodu nahradíte hustým sirupem.
V těchto prostředích se zdá, že kamínek má mnohem větší hmotnost a gravitaci trvá
dále, než náš oblázek sklenicí (Higgsovým polem) propasíruje. Tak podobně asi působí
Higgsovo pole na bosony W a Z. Mnohem silněji, než na fotony. Proto se jeví těžší.
Higgsův boson byl nalezen díky neobyčejně výkonnému hadronovému urychlovači LHC (Large
Hadron Collider) v CERNu. Přesněji řečeno byly objeveny spršky částic, které měly rozpadem
Higgsova bosonu vzniknout. Higgsův boson má totiž neobyčejně krátký poločas rozpadu, jenž
činí řádově asi jen 10-21 s. Objev byl následně potvrzen 14. března 2013
na základě dalších experimentů na detektorech ATLAS a CMS v CERNu.
Nebylo proto žádným překvapením, když profesoři F. Englert a P. Higgs byli ještě
téhož roku navrženi na udělení Nobelovy ceny za fyziku. Tu, za teoretické vysvětlení
mechanismu, který přispívá k porozumění původu hmoty subatomárních částic, nakonec
8. října 2013 obdrželi.
Jaké vlastnosti má Higgsův boson?
Higgsův boson je opravdu exotická částice. Částice s velice krátkým poločasem rozpadu
a vysokou hmotností. Higgsův boson má následující vlastnosti:
je bez elektrického náboje
má nulový spin
klidová hmotnost se pohybuje v rozmezí 125 - 126 GeV,
což je asi 133× více, než klidová hmotnost protonu
poločas rozpadu činí asi 10-21 s
Podle dosavadních zjištění se Higgsův boson rozpadá na dva jiné bosony, tedy částice
s celočíselným spinem i na dva fermiony, částice s poločíselným spinem. Higgsův boson
se podle týmu kolem detektoru ATLAS může rozpadat i na dva tauony, které se samy dále
rozpadají a vytvářejí pár elektron - mion.
Celkem se Higgsův boson může rozpadat prostřednictvím čtyř módů. Tři cesty vedou
k rozpadu na částice jiného pole (foton, bosony W a Z), jedna (tauony), zdá se, vede
k transformaci Higgsova pole na základní částice látky. Higgsův boson tak může dodávat
hmotnost nejen bosonům, ale i fermionům. Standardní model rovněž předpovídá rozpad
Higgsova bosonu na dva kvarky bottom. Ten však dosud pozorován nebyl.
