ഹിഗ്സ് ബോസോൺ

സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ഒരു അടിസ്ഥാനകണം ആണ് ഹിഗ്സ് ബോസോൺ. ഹിഗ്‌സ് ബോസോണാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ മൗലികകണങ്ങൾക്കും പിണ്ഡം നൽകുന്നതെന്നാണ് കണികാസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം^[2]. ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ പീറ്റർ ഹിഗ്‌സിന്റെ നേതൃത്വത്തിലുള്ള ഗവേഷക സംഘമാണ് ഇങ്ങനെയൊരു കണത്തിന്റെ സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് 1964-ൽ സിദ്ധാന്തമവതരിപ്പിച്ചത്. മൗലികകണങ്ങളെ അവയുടെ സ്പിൻ അനുസരിച്ച് രണ്ടു രീതിയിൽ തരം തിരിക്കാം. അർദ്ധ പൂർണ്ണസംഖ്യ സ്പിൻ ഉള്ളവയും പൂർണ്ണസംഖ്യ സ്പിൻ ഉള്ളവയും. അർദ്ധപൂർണ്ണ സ്പിൻ ഉള്ളവയെ അവയുടെ സാംഖികം തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ വലിയ സംഭാവനകൾ നൽകിയ എന്റിക്കോ ഫെർമിയോടുള്ള ആദരസൂചകമായി ഫെർമിയോണുകളെന്നും, പൂർണ്ണസംഖ്യ സ്പിൻ ഉള്ളവയെ അവയുടെ സാംഖികം തയ്യാറാക്കുന്നതിൽ വലിയ പങ്ക് വഹിച്ച വിഖ്യാത ഇന്ത്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ സത്യേന്ദ്രനാഥ ബോസിനോടുള്ള ആദരസൂചകമായി ബോസോണുകളെന്നും വിളിക്കുന്നു. ഹിഗ്ഗ്സ് കണം ഒരു ബോസോൺ കണികയാണ്. കഴിഞ്ഞ അഞ്ചുദശകത്തോളമായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഹിഗ്‌സ് ബോസോൺ കണ്ടെത്താനുള്ള അന്വേഷണത്തിലായിരുന്നു. 2012 വരെ നടന്ന പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഇതിനെ കണ്ടെത്താനായിരുന്നില്ല.

ഹിഗ്സ് ബോസോൺ

One possible signature of a Higgs boson from a simulated proton–proton collision. It decays almost immediately into two jets of hadrons and two electrons, visible as lines.
ഘടകങ്ങൾ	Elementary particle
മൗലിക കണത്തിൻ്റെ തരം	Bosonic
സ്ഥിതി	Tentatively confirmed - a particle "consistent with" the Higgs boson has been formally discovered, but as of July 2012, scientists are being cautious as to whether it is formally identified as being the Higgs boson.
പ്രതീകം	H0
സാന്നിധ്യം പ്രവചിച്ചത്	F. Englert, R. Brout, P. Higgs, G. S. Guralnik, C. R. Hagen, and T. W. B. Kibble (1964)
കണ്ടെത്തിയത്	ATLAS and CMS (2012)
തരങ്ങൾ	1 in the Standard Model; 5 or more in supersymmetric models
പിണ്ഡം	125.3±0.6 GeV/c2[1]
വൈദ്യുത ചാർജ്	0
ചക്രണം	0

ചരിത്രം

ജീവശാസ്ത്രത്തിൽ പരിണാമസിദ്ധാന്തം പോലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നതാണ് സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ. പ്രപഞ്ചം എങ്ങനെ രൂപപ്പെട്ടുവെന്ന് വിശദമാക്കുന്ന 'സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ' സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഇനിയും കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ലാത്ത കണ്ണിയാണ് 'ഹിഗ്‌സ് ബോസോൺ'. മറ്റ് 11 കണങ്ങളെ ശാസ്ത്രലോകം നേരത്തേ തിരിച്ചറിഞ്ഞിരുന്നു
പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കം എങ്ങനെയായിരുന്നെന്നും അതിന്റെ ഘടന എന്താണെന്നും വിശദീകരിക്കാനുള്ള ആധുനിക സിദ്ധാന്തങ്ങൾ സങ്കീർണ ഗണിത സമീകരണങ്ങളിലൂടെയും സങ്കല്പനങ്ങളിലൂടെയുമാണ് ആവിഷ്‌കരിച്ചിട്ടുള്ളത്.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനഘടന വിശദീകരിക്കാനുള്ള സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ ഏറ്റവും സ്വീകാര്യതയുള്ള 'സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ' എന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജിനും പ്രപഞ്ചോത്പത്തി വിശദീകരിക്കുന്ന മഹാവിസ്‌ഫോടന സിദ്ധാന്തത്തിനും അക്കൂട്ടത്തിലാണുസ്ഥാനം. ഈ രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങളും പൂർണമാകണമെങ്കിൽ പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യത്തിനു പിണ്ഡം നൽകുന്ന മൗലികകണത്തിന്റെ സാന്നിധ്യം കൂടി സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെടേണ്ടതുണ്ടായിരുന്നു. ബ്രിട്ടീഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞൻ പീറ്റർ ഹിഗ്‌സ് ഉൾപ്പെടെയുള്ള ആറ് ഗവേഷകർ ചേർന്ന് 1964-ൽത്തന്നെ അത്തരമൊരു കണത്തിന്റെ സാധ്യതയെക്കുറിച്ചുള്ള സിദ്ധാന്തമവതരിപ്പിച്ചിരുന്നു. കണികാസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ആശയങ്ങളിൽ വ്യക്തവും പരീക്ഷിച്ചുതെളിഞ്ഞതും എന്ന് ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ചതാണ് കണികകളുടെയും പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളുടെയും 'സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ' എന്നുവിളിക്കുന്ന ഗണിതമാതൃക. വസ്തുക്കളുടെയും ഊർജ്ജത്തിന്റെയും അടിസ്ഥാനമായി 18 മൂലകണങ്ങളെ ഇത് പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു. ഫെർമിയോണുകൾ എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കുന്ന പദാർഥഘടകങ്ങളും 'ബോസോണു'കൾ എന്നുവിശേഷിപ്പിക്കുന്ന ഊർജവാഹിനികളും ഉൾപ്പെടുന്നതാണിത്. അണുഘടനയിലെ പ്രോട്ടോണുകളും, ന്യൂട്രോണുകളും ഉൾപ്പെടുന്ന പദാർത്ഥ ഘടകങ്ങളെ വീണ്ടും ചെറുകണികകളാക്കി ഈ ഗണിതമാതൃകയിൽ ഉൾപ്പെടുത്തുന്നു. ഇവയാണ് ആറുതരം 'ലെപ്റ്റോൺ'കളും ആറുതരം ക്വാർക്കുകളും.

എന്നാൽ, കണികകൾക്ക് പിണ്ഡം എങ്ങനെ കൈവരുന്നു എന്ന് ഈ ഗണിതമാതൃകയ്ക്ക് വിശദീകരിക്കാനായില്ല. 1960-കളിൽ ഈ പോരായ്മ മറികടക്കാനാണ് 'ഹിഗ്‌സ് വ്യാപനം' (ഹിഗ്‌സ് ഫീൽഡ്) എന്നൊരു പുതിയ സങ്കല്പം ശാസ്ത്രജ്ഞർ മുന്നോട്ടുവെച്ചത്. ബ്രിട്ടനിൽ പീറ്റർ ഹിഗ്‌സ്, റോബർട്ട് ബ്രൗ, ഫ്രാൻകോ എൻഗ്ലെർട്ട് തുടങ്ങിയവരടങ്ങിയ ശാസ്ത്രസംഘമാണ് പിണ്ഡത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന നിർമ്മാണ ശിലയായി ഇത്തരമൊരു സങ്കല്പനത്തിന് രൂപരേഖ ചമച്ചത്. കണികകൾക്കിടയിൽ വ്യാപിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഹിഗ്‌സ് ഫീൽഡിൽ അടിസ്ഥാനകണമായി 'ഹിഗ്‌സ് ബോസോൺ' എന്നൊരു പുതിയ കണികയും അവരുടെ ഗണിതമാതൃകയിൽ സ്ഥാനംപിടിച്ചു. പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനമായി കരുതുന്ന 'ഫോട്ടോണു'കൾക്ക് പിണ്ഡമില്ലാതിരിക്കുന്നതും എന്നാൽ, അണുഘടനയിലെ മറ്റുള്ളവ ക്വാർക്കുകളും ലെപ്‌റ്റോണുകളും പിണ്ഡമുള്ളതാകുന്നതുമാണ് പുതിയൊരു നിർദ്ദേശത്തിന് അടിസ്ഥാനമായത്.^[3]

ബോസോൺ

പ്രധാന ലേഖനം: ബോസോൺ

കണികാ ഭൗതികത്തിൽ ചില പ്രത്യക സവിശേഷതകളുള്ള കണങ്ങൾക്ക് നൽകിയിട്ടുള്ള പേരാണ് ബോസോൺ. ഈ കണങ്ങളുടെ നൈസർഗിക കോണീയ സംവേഗം അഥവാ സ്പിൻ ഒരു പൂർണസംഖ്യയായിരിക്കും.

ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ

പ്രധാന ലേഖനം: ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ

ദൈവകണമെന്നു വിളിക്കപ്പെടുന്ന ഹിഗ്‌സ്‌ ബോസോൺ കണം കണ്ടുപിടിക്കാൻ വേണ്ടി തയ്യാറാക്കിയ ഉപകരണമാണ് ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ഇത് രണ്ട് രാജ്യങ്ങളിലായി 27 കി.മി. പരന്നു കിടക്കുന്നു. ഏറ്റവും ചെറിയ കണമെന്നു വിശേഷിപ്പിക്കുന്ന ഹിഗ്‌സ്‌ ബോസോൺ കണത്തിനെ കണ്ടെത്താൻ മനുഷ്യൻ തയ്യാറാക്കിയ ഏറ്റവും വലിയ ഉപകരണമാണിത്. നൂറിൽപ്പരം രാജ്യങ്ങളിൽനിന്നുള്ള പതിനായിരത്തോളം വിദഗ്ദ്ധരടങ്ങുന്ന സംഘം നിർമ്മാണത്തിൽ പങ്കാളികളായി.. ആയിരത്തോളം കോടി ഡോളർ ചെലവിൽ, പത്തുവർഷങ്ങൾ കൊണ്ടു് നിർമ്മാണം പൂർത്തീകരിച്ച ഈ ആക്സിലറേറ്ററിന്റെ പ്രവർത്തനം 2008 സെപ്റ്റംബർ പത്തിന് ആരംഭിച്ചു.

സ്വിറ്റ്സർലൻഡിലെ ജനീവ നഗരത്തിനു സമീപം, ഫ്രാൻസുമായുള്ള അതിർത്തിയിൽ. ഭൂനിരപ്പിൽനിന്ന് 175 മീറ്റർ ആഴത്തിൽ, 27 കിലോമീറ്റർ ചുറ്റളവിൽ നിർമിച്ച ഒരു ഭൂഗർഭ തുരങ്കമാണ് ഈ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രധാനഭാഗം. 7 ടെറാ ഇലക്ട്രോൺ വോൾട് വരെ ശേഷിയുള്ള പ്രോട്ടോൺ ബീമുകളെ ത്വരിപ്പിക്കാനും കണങ്ങളെ തമ്മിലിടിപ്പിക്കാനുമുള്ള സംവിധാനമാണു് ഇതിലൊരുക്കിയിരിക്കുന്നതു്. പ്രവർത്തിച്ചുതുടങ്ങിയിട്ട് ഒമ്പതു ദിവസംകൊണ്ടു് തന്നെ തകരാറിലായെങ്കിലും, അവ പരിഹരിച്ചു് 2009 നവംബർ ഒമ്പതിന് വീണ്ടും പ്രവർത്തിപ്പിച്ചു തുടങ്ങി.

പരീക്ഷണങ്ങൾ

. സ്ഥിതി ചെയ്യാൻ സ്ഥലം ആവശ്യമുള്ളവയെ പദാർത്ഥം(ദ്രവ്യം)എന്നു ശാസ്ത്രം പറയുന്നു.പദാർത്ഥങ്ങൾക്ക് രണ്ട് തരം ഭാരമുണ്ട്.ഒന്ന് ഭൂമിയുടെ ആകർഷണത്താൽ ലഭിക്കുന്നത്(Gravitation).മറ്റൊന്ന് അടിസ്ഥാനമായിട്ടുള്ളത് പിണ്ഢം(Mass).ഇപ്പറഞ്ഞ രണ്ടാമത്തെ ഭാരം പദാർത്ഥങ്ങൾക്ക് താനെ ഉണ്ടാവുന്നില്ല.ദ്രവ്യത്തിനു പിണ്ഢം നൽകുന്ന പുറത്ത് നിന്നുള്ള അടിസ്ഥാനകണമാണു ഹിഗ്സ് ബോസോൺ എന്ന് പറയുന്നത്.പദാർത്ഥം അനേകം തന്മാത്രകളെ ഒന്നിച്ച് ചേർത്ത് ഒരു വസ്തുവായി ഒന്നിച്ചു നിർത്തുന്ന ശക്തിയില്ലായിരുന്നുവെങ്കിൽ പ്രകാശരശ്മികൾ പോലെ ചിതറിത്തെറിക്കുന്ന അവസ്ഥയുണ്ടാവുമായിരുന്നു.

പുറത്തേക്കുള്ള കണ്ണി

അറ്റ്‌ലാന്റിക് മാഗസിനിൽ വന്ന ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡറിന്റെ വിവിധ ചിത്രങ്ങൾ^{[പ്രവർത്തിക്കാത്ത കണ്ണി]}

ദൈവകണം

ലിയറോൺ ലിഡർമാൻ ,ഡിക്ടെരേസ് എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ എഴുതിയ 'ദൈവകണം: പ്രപഞ്ചം ഉത്തരം എങ്കിൽ ചോദ്യം എന്ത്?' (The God Particle: If the universe is the answer what is the question?) എന്ന ഗ്രന്ഥത്തെ ആസ്പദപ്പെടുത്തിയാണു ഈ കണത്തിനു ദൈവകണം എന്ന പേരു കിട്ടിയത്.

നോബൽ സമ്മാനം

ഹിഗ്സ് ബോസോണിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യം സൈദ്ധാന്തികമായി പ്രവചിച്ച പീറ്റർ ഹിഗ്സിനും ഫ്രാൻകോയിസ് എങ്ലെർട്ടിനും ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള 2013 ലെ നോബൽ സമ്മാനം ലഭിച്ചു. ^[4]

അധിക വായനക്ക്

• G.S. Guralnik, C.R. Hagen and T.W.B. Kibble (1964). "Global Conservation Laws and Massless Particles". Physical Review Letters. 13 (20): 585. Bibcode:1964PhRvL..13..585G. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585.
• G.S. Guralnik (2009). "The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles". International Journal of Modern Physics A. 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode:2009IJMPA..24.2601G. doi:10.1142/S0217751X09045431.
• Guralnik, G S; Hagen, C R and Kibble, T W B (1967). Broken Symmetries and the Goldstone Theorem. Advances in Physics, vol. 2
• F. Englert and R. Brout (1964). "Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons". Physical Review Letters. 13 (9): 321. Bibcode:1964PhRvL..13..321E. doi:10.1103/PhysRevLett.13.321.
• P. Higgs (1964). "Broken Symmetries, Massless Particles and Gauge Fields". Physics Letters. 12 (2): 132. Bibcode:1964PhL....12..132H. doi:10.1016/0031-9163(64)91136-9.
• P. Higgs (1964). "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons". Physical Review Letters. 13 (16): 508. Bibcode:1964PhRvL..13..508H. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508.
• P. Higgs (1966). "Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons". Physical Review. 145 (4): 1156. Bibcode:1966PhRv..145.1156H. doi:10.1103/PhysRev.145.1156.
• Y. Nambu and G. Jona-Lasinio (1961). "Dynamical Model of Elementary Particles Based on an Analogy with Superconductivity". Physical Review. 122: 345–358. Bibcode:1961PhRv..122..345N. doi:10.1103/PhysRev.122.345.
• J. Goldstone, A. Salam and S. Weinberg (1962). "Broken Symmetries". Physical Review. 127 (3): 965. Bibcode:1962PhRv..127..965G. doi:10.1103/PhysRev.127.965.
• P.W. Anderson (1963). "Plasmons, Gauge Invariance, and Mass". Physical Review. 130: 439. Bibcode:1963PhRv..130..439A. doi:10.1103/PhysRev.130.439.
• A. Klein and B.W. Lee (1964). "Does Spontaneous Breakdown of Symmetry Imply Zero-Mass Particles?". Physical Review Letters. 12 (10): 266. Bibcode:1964PhRvL..12..266K. doi:10.1103/PhysRevLett.12.266.
• W. Gilbert (1964). "Broken Symmetries and Massless Particles". Physical Review Letters. 12 (25): 713. Bibcode:1964PhRvL..12..713G. doi:10.1103/PhysRevLett.12.713.