Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Diskuse: Proč Higgsův boson nemusel existovat a proč jsme rádi, že existuje

Jiří Chýla
Vesmír 93, 36, 2014/1
1. 5. 2014

Je to opravdu higgs?

Vladimír Wagner wagner@ujf.cas.cz

 Pokusím se postupně odpovědět na laické otázky pana Pečenka:

1) Higgsův boson byl opravdu potvrzen, nejde o politické rozhodnutí. A nyní, proč se toto odvažuji tvrdit. Standardní model předpovídá kromě hmotnosti všechny vlastnosti Higgsova bosonu. Takže náboj, spin a paritu. A také všechny jeho vztahy s ostatními částicemi standardního modelu, to znamená pravděpodobnosti rozpadu na různé kombinace částic a také pravděpodobnosti, že bude higgs vznikat v kombinaci s jinou částicí. Tyto pravděpodobnosti závisí sice na hmotnosti, ale v případě, že je hmotnost určena, všechny jsou dány a spočitatelné pomocí standardního modelu. A nasbíraná data ukazují, že jak náboj, spin, parita i pravděpodobnosti řady rozpadů a asociovaných (společných) produkcí higgse a jiné částice odpovídají natolik dobře předpovědi standardního modelu, že to musí být higgs, nebo alespoň něco, co je od něj téměř neodlišitelné a plní to jeho úlohu ve standardním modelu.

2) Nemáme kvantovou teorii gravitace a ta je úplně mimo standardní model. Graviton je zatím hypotetická částice, zatím nebyla detekována. To, co bylo získáno, je nepřímý důkaz existence gravitačních vln v pozorování jejich emise, která odnáší energii a mění periodu pulsarů v systému ze dvou neutronových hvězd. Proto se o gravitaci a gravitonu při popisu stadardního modelu nemluví a higgs nemá vztah s gravitonem. Abychom popsali vztah standardního modelu a gravitace, musím najít nějakou obecnější teorii, která v sobě obsahuje jak standardní model tak zatím neznámou kvantovou teorii gravitace. Higgsův boson je fundamentální částice standardního modelu, která je nosičem síly, řešící problém popisovaný právě v článku kolegy Chýly.

3) Jak už bylo řečeno, nemáme kvantovou teorii gravitace. Jinak je třeba smířit s tím, že některé věci vypadají na makroskopické úrovni podobně a na úrovni mikroskopické velmi rozdílně. Mezi gravitační a elektromagnetickou silou je extrémně velký rozdíl ve velikosti vazbové konstanty a dalších charakteristikách těchto interakcí.

4) Zde se názorně ukazuje, jak nelze brát analogii doslova a vyvozovat z toho něco jiného, než k čemu byla použita. Analogie „o lodičkách a výměně balónů“ není teorii výměnných sil, takže ji opravdu nelze použít pro dedukci vlastností sil. Ty částice, které se vyměňují , jsou tzv. virtuální.  Tedy, to podstatné je, že „loďková analogie“ opravdu není modelem výměnné interakce, jde o prostou analogii.

5) Analogie není model. Jinak vztah mezi hmotností částice interakce a dosahu interakce lze interpretovat  i z Heisenbergova principu neurčitosti (hmotnost reprezentuje energii  a čas pak dosah podělená rychlostí světla – součin pak nemůže být menší než Planckova konstanta).

6) Proton je nejlehčím baryonem a kvůli zákonu zachování baryonového čísla se nemůže rozpadnout na lehčí částice. Tedy, nemohl by, kdyby úplně přesně platil zmíněný zákon zachování baryonového čísla. Ten by se však měl s extrémně malou pravděpodobností narušovat. A proto se stále rozpad protonu hledá. Zatím dolní limita poločasu rozpadu je zhruba zmíněných 10^33 let. Tato hodnota už vyřazuje některé typy těch obecnějších fyzikálních teorií, než je standardní model.

O výsledcích LHC před úplnou analýzou a plným potvrzením higgse zde: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6918 .

 

14. 2. 2014

Laické otazníky nejen okolo Higgsova bosonu

Karel Pečenka, karel.pecenka@seznam.cz

Dobrý den! Článek "Proč Higgsův boson nemusel existovat a proč jsme rádi, že existuje" jsem si přečetl s velkým zájmem. Ovšem po přečtení článku mám ještě více nejasností, než jsem měl před tím – jistě podstatná část těchto mých otazníků jde na vrub toho, že jsem v daném oboru naprostý laik. Zdvořile bych proto poprosil o vyjádření k mým laickým úvahám a o uvedení mých představ do „normovaného“ stavu, za což předem děkuji. 1) Použitím a shrnutím různých „meziřádkových“ náznaků v médiích bych především zapochyboval, zda Higgsův boson byl skutečně nezvratně prokázán. Mně se věc jeví spíše tak, že byly v LHC objeveny takové druhy dějů (událostí po srážkách částic), že lze konstatovat, že pokud by Higgsův boson existoval, pak jedno (nikoliv jediné) z možných vysvětlení by mohlo (ale nemuselo) být, že byly pozorovány následky rozpadu této částice. Nikoliv nezvratitelný důkaz. Řekl bych, že ohlášení objevu Higgsova bosonu prostě muselo přijít, tj. že šlo o „politické“ rozhodnutí – ten opravdu nákladný projekt prostě musel přinést zásadní objev. 2) V článku se píše: „Higgsův boson byl posledním chybějícím článkem ve standardním modelu částicové fyziky, který popisuje základní stavební kameny nám známé hmoty a síly mezi nimi působící…“. V přiloženém schématu základních (tj. cizím slovem elementárních) částic, jsou kvarky, leptony a polní částice zprostředkovávající interakce mezi nimi (s výjimkou gravitonu zprostředkovávajícího gravitační sílu, jejímž nábojem je hmotnost – mimochodem – proč zde není uveden?). Nikde nevidím, že by zde bylo místo pro nějaký chybějící článek ve formě Higgsova bosonu – co je tedy tato částice zač? Je fundamentální nebo je to nějaká složenina těch, které jsou v citované tabulce? Je nějaký vztah mezi nositelem gravitační síly (gravitonem) a Higgsovým bosonem? Jestliže „…hmotnosti fundamentálních fermionů i nosičů sil jsou úměrné vazbovým konstantám popisujícím síly mezi těmito částicemi a Higgsovým bosonem“, čemu jsou úměrné ostatní náboje (např. elektrický) – tj. také jim odpovídají vazbové konstanty k nějakým dosud neznámým bosonům? 3) Proč neustále z běžných výkladů, včetně vašeho článku, je jakoby vyčleňována (za neslušné chování?) gravitace? Přitom z mého laického pohledu je to doslova sestra elektromagnetismu. Byť existují pochopitelně i rozdíly, vzpomeňme na společné vlastnosti. Obě síly mají jediný druh zprostředkující částice (foton, graviton), obě mají neomezený dosah a dokonce se jejich velikosti počítají podle formálně shodného vzorce ve tvaru: konstanta přepočítávající děje mikrosvěta na uzanční jednotky SI, to krát součin nábojů a lomeno čtverec vzdálenosti nábojů. Místo toho je na světě elektroslabé sjednocení A. Salaama a jeho kolegů, tj. teorie, která říká – chápu-li to správě, že po dosažení určité velmi vysoké teploty se síla slabá a elektromagnetická chovají tak, že nelze určit, zda daný pozorovaný silový účinek byl způsoben jednou či druhou z nich. Přitom ale nevidím nic odlišnějšího, než sílu elektromagnetickou a slabou – to spíš „sloučím“ tchýni se snachou – viz mně známé vlastnosti síly slabé. Na velmi krátkou vzdálenost odpudivá, poté silně přitažlivá, což ovšem extrémně rychle se vzdáleností zase odeznívá. Tři velmi hmotní nositelé, z čehož dva jsou elektricky nabití… Když jenom tyto nosiče srovnám s fotonem… Proč, proboha, nejde sjednotit sestru se sestrou, když jde sjednotit tchýni se snachou? V čem je problém? 4) Zprostředkování sil dle analogie s loďkou mi přijde tak, že by vůbec nemohlo fungovat. Házenkář na loďce se rozhlédne, zjistí, kde má protihráče a poté v jeho směru hodí míč. Jak, na rozdíl od člověka, částice ví, kde má „protihráče“, kdo jí to řekl? Samozřejmě to nemůže vědět. Musí proto v libovolně malém časovém úseku emitovat nekonečné množství intermediálních bosonů (IVB). Pokud by IVB nebylo nekonečně mnoho v sebemenším časovém úseku, potom by bylo možno najít takovou dvojici stejných částic „protihráčů“ ležících ve shodné vzdálenosti od emitující částice, že jedna by byla zasažena IVB a druhá nikoli – tedy bylo by na ně působeno různě velikou silou. Což – předpokládám – v realitě nenastává. Všechny emitované IVB mají nějakou hmotnost (energii), a to včetně fotonu (jde o pohybující se foton, nikoliv foton v klidu, kde by byla jeho hmotnost nulová). Nekonečný počet těchto IVB pak implikuje nekonečnou hmotnost v malém objemu částice v okamžiku jejich emitování. Předpokládám, že to by okamžitě vedlo ke zhroucení prostoru (černé díře) a „protihráč“ by se žádného IVB nedočkal, nebyl by odpuzován. Nekonečného množství v sebemenší časové jednotce se nelze vyhnout ani tak, že bychom předpokládali nějaké statistické emitování – tedy v nejmenším časovém okamžiku by nebyly pokryty všechny myslitelné směry, ale byly by pokryty pravděpodobnostně až v delším časovém intervalu. Tj. u dvou výše zmíněných protihráčů, avšak stacionárních, by sumací přes všechen čas došlo k stejnému silovému působení. Ovšem vzhledem k tomu, že by jistě šlo stanovit trajektorii druhého „protihráče“ šikovně tak, že by se alespoň části statisticky do prostoru „házenkářskou“ částicí vržených IVB dokázal vyhnout, pak je jasné, že požadavku na nekonečné množství IVB dle „loďkového“ modelu se nelze vyhnout. A to máme jednodušší případ odpuzování částic. V případě přitahování částic – v článku nezmíněno – jsem zaslechl hypotézu pravící, že částice emitováním IVB zaplní prostor mezi sebou, proto v tomto směru přestanou emitovat a na základě reaktivních sil jsou jako raketovým pohonem z emitování IVB do ostatních směrů hnány k sobě. To mi nedává smysl už vůbec – opět se naskýtá otázka, jak to částice vědí, že je prostor mezi nimi zaplněn emitovanými IVB a hlavně – on vůbec zaplněn není, resp. není o nic více zaplněn než prostor v ostatních směrech, protože to silové působení je způsobeno přijetím IVB „protihráčem“, nepředpokládám, že by se od něj nějak odrážel zpět k původnímu „házenkáři“, tj. relevantní IVB „zmizí“, nikde se nehromadí. A korunu tomu v mých úvahách nasazuje fakt, že elektromagnetická síla, vždy daná emitováním stále téhož druhu IVB, je jak přitažlivá, tak odpudivá – jak částice ví, kdy se mají přitahovat a kdy odpuzovat (samozřejmě nemám na mysli, že si na nějakém papíru do jednoho kolečka nakreslím „+“ a do jiného „-”, apod.)? O tom, jakými vědomostmi a dovednostmi musí disponovat slabá síla, aby to odpuzování a přitahování nepopletla, to raději pomlčím… 5) V článku se píše „…důležitý závěr: čím je nosič síly těžší, tím s ním dohodíme na menší vzdálenost a tím bude odpovídající síla působit na kratší vzdálenost. Nosičem elektromagnetických sil je foton, jenž má hmotnost nula, a s nímž proto dohodíme v jistém smyslu do nekonečna…“. Jak jsem napsal výše, toto tvrzení se mi nejeví jako opodstatněné. Foton má sice klidovou hmotnost nula, avšak foton v klidu není logicky předmětem „házení“. Jakmile je foton emitován, již v klidu není a v tomto případě samozřejmě v relaci k vlnové délce hmotnost má. Jelikož tedy „házíme“ hmotnou částici, nelze dohodit do nekonečna a elektromagnetická síla by tedy dle tohoto modelu nemohla mít neomezený dosah. Což je v rozporu s realitou. Tedy opět mě to vede k úvaze, že loďkový model není platným modelem pro silové působení mezi částicemi. 6) V článku se píše „…zachování nukleonového čísla nemá hlubší důvod a podle dnešních představ se proton rozpadat musí, byť mu to trvá naštěstí dlouho, nejméně 10 na 33 let.“. Už od mého mládí někdy před třiceti lety, kdy jsem si ve vědecké knihovně opisoval články pana Chýly a doslova je hltal, se spekulovalo o stabilitě protonu. Jak se zpřesňují měřicí techniky, zdá se, zvětšuje se i stabilita protonu. Laik by řekl, že už je to tak „profláklé“, že kromě vědců měřících samovolný rozpad protonu, už všichni ostatní ví, že proton je naprosto stabilní. Fundamentální důvod k tomu, že neutron je nestabilní a naopak proton stabilní jsem již na webu nalezl - ovšem tato teorie nebyla zcela konzistentní se „standardním modelem“ – byla prostě mnohem elegantnější… Dovoluji si předem poděkovat za pročtení mých laických úvah a za jejich „kalibraci“ tak, aby byly fyzikálně relevantní…

Příspěvky 1 - 2 z celkem 2
« první    < předchozí  ·  další >    poslední »