Ove je treći nastavak serijala o Higsovom bozonu. U njemu ću probati da razjasnim još jedan termin koji sam ostao dužan, a nakon toga možemo da krenemo dalje i vidimo zbog čega je to Higsov bozon tako poseban. Dakle, u ovom članku će biti reči o samom terminu “Bozon”.

˝Od čega se sve sastoji?“ je pitanje staro verovatno koliko i sam čovek. U nižim razredima učili ste da se materija sastoji od atoma, kasnije ste naučili se atomi u stvari sastoje od elektrona i jezgra, a potom i da se jezgro sastoji od protona i neutrona. A nakon toga možda ste i učili da ni tu nije kraj, tj. da protoni i neutroni nisu elementarni, već da se sastoje od drugih, sitnijih, čestica.

Fizičari su u drugoj polovini 20. veka počeli da protone i neutrone ubrzavaju (u specijalno za to napravljenim uređajima –akceleratorima) i da ih tako ubrzane sudaraju. U tim sudarima su otkrili pravi zoološki vrt čestica, kako su ih tada nazvali. Bilo je potrebno dosta i eksperimentalnog i teorijskog rada da bi se iz tog haosa uobličio neki smisao, i razvrstale kompozitne čestice(one čestice koje nastaju kombinovanjem osnovnijih čestica) od onih fundamentalnih (čestice koje se ne mogu razložiti na osnovnije). Plod tog rada je teorija nazvana „standardni model“.

Standardni model je teorija koja opisuje sve poznate fundamentalne čestice i tri fundamentalne sile (jaku nuklearnu, slabu nuklearnu, i elektro-magnetnu). Prema ovoj teoriji sve čestice se dele u dve familije – fermioni (dobili ime po čuvenom fizičaru Enriku Fermiju) i bozoni (dobili ime u čast indijskog fizičara Satjendra Bozea).

Fermioni su čestice materije. Atomi su sazdani od fermiona. Postoje dve klase fermiona – kvarkovi i leptoni. Postoji šest tipa kvarka i šest tipa leptona. Na slici možete videti njihova imena.

Dakle elektron je lepton. Proton i neutron sa druge strane nisu fundamentalne čestica i njih nema na slici. Proton i neutron su sačinjeni od tri kvarka. U protonu imamo dva up (gore)kvarka i jedan down (dole) kvark. U neutronu, dva dole i jedan gore kvark. Prema tome, svekolika materija oko nas ( vi, vazduh, ja, Pluton) je sačinjena od dve vrste kvarka (gore i dole) i jedne vrste leptona (elektrona).

Jedna napomena – imena koja kvarkovi nose su samo to, njihova imena, nema ničeg čudnog u vezi strange (čudno) kvarka (tj. strange kvark ništa nije čudniji u odnosu na ostale kvarkove), niti je charm (šarm) kvark na bilo koji način šarmantan.

Bozoni su nosioci sile. Tako se elektro- magnetna sila prenosi putem fotona, jaka nuklearna putem gluona, slaba putem Z i W bozona. Osnovna razlika između bozona i fermiona je u tome što bozoni mogu da zauzimaju isto mesto u prostoru (za one koji su slušali hemiju na fakultetu – za bozone ne važi Paulijev princip isključenja, tj. oni mogu da zauzimaju isto kvantno stanje). Fermioni to nisu u stanju, u suprotnom svi atomi bi kolapsirali a sa njima i svi mi. Drugim rečima, dva bozona istog tipa ne možemo razlikovati u izvesnim situacijama, dok sa druge strane možemo da pravimo razliku između, recimo, dva ili više elektrona u atomu. Svi fermioni imaju masu. Sa druge strane kod bozona je situacija drugačija. Foton i gluon nemaju masu, dok su W i Z bozoni masivne čestice.

Iznad ste se možda zapitali koja je razlika između kvarkova i leptona. Osnovna razlika je u tome da leptoni, za razliku od kvarkova, ne osećaju jaku nuklearnu silu, tj. ne interaguju sa gluonima (prenosiocima jake nuklearne sile). Prostim jezikom rečeno, leptoni su nevidljivi za gluone, dok kvarkovi i te kako dejstvuju sa njima.

To znači da gornja rečenica u kojoj sam napisao da se proton sastoji od tri kvarka, nije sasvim tačna. Naime, proton se sastoji od tri kvarka (dva „gore“ i jedan „dole“ kvark ) i još zilion gluona, koji deluju kao lepilo koje drži kvarkove unutar protona. Drugačije rečeno, jaka nuklearna sila uz pomoć gluona drži kvarkove na okupu unutar protona. Ovo, naravno, isto važi i za neutron, samo što kod njega umesto dva gore i jednog dole kvarka, imamo dva dole kvarka, jedan gore kvark, i zilion gluona. Moram da napomenem da je i ovo delimično uprošćena slika, ali o tome više u nekom narednom članku kada budemo razmatrali sama dešavanja u LHC-u.

Primetićete da u gornjoj tabeli nema ničeg o gravitaciji, to je zbog toga što je standardni model nepotpuna teorija, koja, iako odlično opisuje ostale tri fundamentalne sile (jaku, slabu, i elektro-magnetnu), nije u stanju da objasni gravitaciju, i potencijalni bozon kojim bi gravitacija trebala da se prenosi (graviton).

Na koji način se Higsovo polje i Higsov bozon uklapaju u standardni model, zašto su oni uopšte toliko bitni, i koja je ustvari njihova funkcija u univerzumu, saznaćete u narednom članku.