بوزون هیگز ، عامل ایجاد جرم

بوزون هیگز

?شاید بتوان گفت یکی از کشفیات مهم تاریخ فیزیک، عامل ایجاد جرم در مواد است. از جمله چیزهایی که همواره مورد پرسش فیزیکدانان بوده و هست، اینست که چه چیزی سبب میشود مواد جرم داشته و جرم ان ها بایکدیگر متفاوت باشد؟
چرا عاملی بنام جرم وجود دارد که سبب ایجاد وزن یا حتی نبود آن با بی وزنی احساس می شود؟ به عبارتی چرا اصلأ جرم وجود دارد؟

برای پاسخ به این پرسش، ابتدا باید اشاره کنم اگر با تعاریف ابتدایی جرم آشنایی ندارید، لطفأ مطلب «جرم چیست؟» را در کانال جستجو و مطالعه کنید.

?ذرات برهم کنش های متفاوتی دارند که این برهم کنش ها رفتار آنهارا در برابر دیگر ذرات یا حتی میدان های ناشی از آنها به ما توضیح میدهد.
مانند ذرات باردار که در برابر میدان الکتریکی ناشی از ذرات باردار دیگر، از خود رفتار های متفاوتی نشان میدهند که میتواند سبب دفع یا جذب ذره و یا حرکت انتقالی آن شود.

?اساس بسیاری از توضیحات ارائه شده در مکانیک کوآنتوم و برهم کنش های متفاوت ذرات نیز همین موضوع است. یعنی ما میتوانیم هر رفتار ذره را ناشی از برهم کنش آن ذره با یک میدان خارجی بدانیم(ذرات تحت تأثیر میدان خودشان نیستند).
این موضوع باعث میشود که فیزیکدانان در صورت برخورد با این برهم کنش های ذرات، از خود بپرسند آیا این ذره تحت عامل دیگری دچار این برهم کنش خاص شده و اگر اینطور است آیا این عامل تأثیر مستقیم یا غیر مستقیم(میدانی) داشته است؟

جرم نیز از جمله این برهم کنش هاست. حال باید از خود بپرسیم این برهم کنش های ذرات تشکیل دهنده ماده با چه چیزی است و آیا این برهم کنش ها تحت تأثیر میدان خاصی از آن ذره مقابل است؟

?پیتر هیگز، فیزیکدان ذرات به این پرسش پاسخ داده است و او به این نتیجه رسید، ذرات خاصی که با نام خود او نامگذاری شده اند، وجود دارند که برهم کنش برخی از ذرات دیگر عامل ایجاد کننده ماده سبب جرم دار شدن این ذرات میشود.
بعبارتی همانطور که در مطالب مربوط به نسبیت بیان کردیم، انرژی حالتی از ذرات ماده است که دچار دگرگونی های ارتعاشی شده است و سبب ایجاد ارتعاش هم جانبه این ذرات تشکیل دهنده و صفر شدن جرم در حال سکونشان و و درنتیجه تغییر فاز آن ها از حالت ۱ ماده به حالت ۲ ماده که آن را انرژی مینامیم، شده است.

?ذرات بوزون هیگز که عملأ خودشان بی جرم هستند(چون خودشان با خودشان برهم کنش ندارند!) سبب برهم کنش برخی ذرات دیگر با این ذرات کوآنتومی شده و نتیجه ی این برهم کنش چیزیست که از آن بعنوان «جرم» یاد میشود. میدان حاصل از این ذرات #میدان_بوزون_هیگز نامیده میشود که سبب تعامل این ذرات با سایر ذرات میشود، بطوریکه هرچه یک ذره با این بوزون هیگز تعامل بیشتری داشته و بیشتر داد و ستد کند، ویژگی «جرم» آن بیشتر عیان خواهد شد!

?البته باید توجه کرد که برخی ذرات مانند فوتون ها هیچ برهم کنش قابل توجهی با این میدان که ناشی از ذره هیگز است نداشته و در نتیجه جرم سکون صفر داشته و میتوانند ارتعاش هم جانبه داشته باشند و سبب وارد شدن ماده به مرز انرژی شوند.(به مطلب «مروری بر مفهوم ماده و انرژی» مراجعه کنید.)

حال برای درک این برهم کنش ها به مثال زیر توجه کنید:

?فرض کنید در جمعی از یک مهمانی بسیاری از فیزیکدانان تجمع یافته اند و در انتهای سالن مهمانی یک بار نوشیدنی و ابتدای آن نیز یک درب ورودی واقع است. نگهبان از درب وارد میشود ولی فیزیکدانان به وی توجهی نکرده و او با خونسردی به انتهای سالن به بار نوشیدنی رفته و با همان حالت رفت، بازمیگردد.
حال فرض کنید بجای آن مرد نگهبان، آلبرت اینیشتین یا پیتر هیگز وارد شود. فیزیکدانان، واقع در مهمانی همگی دور وی برای احوال پرسی و طرح پرسش های خود حلقه زده و وی برای رسیدن به بار و بازگشت از آن مسیر، زمان طولانی تری را صرف میکند.

در مثال فوق بجای فیزیکدانان، بوزون هیگز، و بجای توجه آنان به اطراف میدان بوزون هیگز،و بجای مرد نگهبان، فوتون و در آخر بجای فیزیکدان برجسته، ذره ماده(فرمیون) را قرار دهید!

?و در آخر توجه شود که بوزون هیگز و میدان ناشی از آن در سراسر گیتی وجود دارند و میتوان گفت جایی برای فرار از جرم وجود ندارد!
بدین سان شاید بتوان گفت، خلأ آنقدر هم که فکر میکنید خالی نیست….

نگارش: ادمین کانال فیزیک کوانتوم – @Physics3p