Bósón Higgs: téarmaíocht a bhaineas leis

Posted on Márta 21, 2013 le

0



Panu Petteri Höglund

EOLAÍOCHT : Tá bósón Higgs go mór mór i mbéal an phobail ar na saoltaibh seo agus na fisiceoirí ag iarraidh a chruthú go bhfuil a leithéid ann i ndáiríre.

Go nuige seo níl ann ach tuairimíocht atá bunaithe ar an matamaitic. Ach is dócha go bhfuil an gnáthléitheoir trí chéile go maith ag na téarmaí deacra dothuigthe go léir a bhaineas leis an scéal. Mar sin, ní miste an cúpla focal a fhoghlaim.

cern-higgs-boson

Bósóin agus fearmóin

Bósón, ar dtús, céard is ciall leis? Tá dhá chineál buncháithníní ann, is é sin na bósóin is na fearmóin.

Fuair na bósóin a n-ainm ó Satyendra Nath Bose, eolaí mór na hIndia, a raibh tuiscint chiclipéideach aige ar chúrsaí léinn agus cultúir, nó bhí an fisiceoir seo eolach ar fhilíocht a thíre agus na hEorpa araon, agus deirtear nach raibh caill ar bith air ag baint cheoil as uirlisí traidisiúnta a réigiún dúchais san India ach an oiread.

As Enrico Fermi a baisteadh na fearmóin. Fisiceoir Iodálach a bhí ann a raibh ról tábhachtach aige i bhforbairt an chéad bhuama adamhach freisin, in éineacht le Robert Oppenheimer.

Fearmóin – blocanna tógála an damhna

Fearmóin iad na buncháithníní a bhfuil an damhna déanta astu. Is éard atá san adamh ná núicléas agus é comhdhéanta as prótóin agus as neodróin, agus na leictreoin ina scamall tanaí sa spás timpeall ar an núicléas. Fearmóin iad an prótón, an neodrón agus an leictreon araon, cé go bhfuil an leictreon an-difriúil leis an dá cheann eile.

Na núicléoin, is é sin, an prótón agus an neodrón, tá siad beagnach dhá mhíle oiread chomh trom leis an leictreon. Deirtear gur baróin iad na núicléoin (cáithníní troma, ón bhfocal Gréigise “barys” a chiallaíos “trom”) agus gur leaptón é an leictreon (cáithnín éadrom, ón bhfocal Gréigise “leptos” a chiallaíos “éadrom”).

Hadróin agus cuairc

Téarma tábhachtach eile é an focal úd “hadrón”. An gléas a úsáidtear sna tástálacha taighde le bósón Higgs a aithint, tugtar “Large Hadron Collider” air, is é sin, an tImbhuailteoir Mór Hadrón. Hadróin iad na prótóin agus na neodróin, mar shampla. Is é is hadrón ann ná fearmón atá comhdhéanta as trí chuarc. Fearmóin iad na cuairc freisin, Tá measóin ann fosta – cáithníní atá comhdhéanta as dhá chuarc.

An tImbhuailteoir Mór Hadrón

Is éard atá i gceist leis an Imbhuailteoir Mór Hadrón ná luasaire mór cáithníní. Go bunúsach, píobán fada atá ann agus é ar déanamh fáinne, agus na hadróin ag dul timpeall taobh istigh. Le réimsí maighnéadacha cuirtear luas mór faoi na cáithníní beaga le hiad a chur ag bualadh faoi chéile, agus ansin ginfear cáithníní eile, cinn ghearrshaolacha go minic, a fhágfas a rian ar ghléasra na dtaighdeoirí.

Ansin bainfidh na saineolaithe a gcuid tátal as na rianta seo. Tá an imbhuailteoireacht seo riachtanach, mar shampla, le tuilleadh a fháil amach faoi airíonna na gcuarc, nó is dual dóibh bheith “gaibhnithe” sna hadróin, agus fuinneamh millteanach ag teastáil leis na cuairc a shaoradh ar fead meandair bhig.

“Blas” agus “dath” na gcuarc

Ní féidir teacht ar chuairc loma sa dúlra, agus mar sin, ní furasta saintréithe agus iompraíocht na gcuarc a mhíniú gan dul i dtuilleamaí matamaitice. Sin é an tuige go gcluinfeá na fisiceoirí ag trácht ar rudaí ar nós “blas” agus “dath” na gcuarc. Ní blas ná dath i gciall cheart na bhfocal seo atá i gceist, ach iarracht na saineolaithe lipéad éigin a chur ar airíonna na gcáithníní seo.

Ó tá an damhna mar is aithnid dúinn é comhdhéanta as neodróin, prótóin agus leictreoin, bíonn tréithe na gcáithníní seo, an mhais nó an lucht leictreach mar shampla, i bhfad níos intuigthe againn, nó tá mais againn féin, agus is cuid dár ngnáthshaol iad na luchtanna leictreacha agus an maighneadas, cuir i gcás.

Bósóin – iompróirí na bhfórsaí

Na bósóin, arís, go tipiciúil is cáithníní iad a bhíos ag iompar fórsa. Is é an difríocht is suntasaí idir na bósóin agus na fearmóin ná gur féidir leis na bósóin an staid chandamach chéanna a ghlacadh; ón taobh eile de, deir prionsabal an eisiaimh (nó “prionsabal Pauli” mar a thugtar air freisin, ag tagairt do Wolfgang Pauli, fisiceoir Ostarach a raibh an-ról aige i bhforbairt na fisice candamaí) nach bhfuil sé ceadaithe do dhá fhearmón an staid chandamach chéanna a bheith acu.

Ar ndóigh is deacair leis an neamheolaí mórán adhmaid a bhaint as an méid sin ach is toradh dó seo ná gur féidir do dhá bhósón (nó tuilleadh acu) bheith san áit chéanna, rud nach bhfuil ceadaithe do na fearmóin. Mar shampla, is bósóin iad na fótóin, arb iad iompróirí an tsolais iad, agus ós rud é nach plódú iad na mílte milliúin fótóin san áit chéanna, ní mar dhamhna téagartha a aithníos muid an solas ach mar radaíocht a bhfuil fuinneamh inti. Iompróirí eile den chineál sin iad an glúón, an dá chineál W-bhósón, agus an Z-bhósón.

Is é an glúón iompróir an fhórsa ar a dtugtar an t-idirghníomhú láidir – an fórsa a choinníos na cuairc greamaithe nó “gliúáilte” dá chéile sa hadrón. An dá chineál W-bhósón (W+ agus W-), arís, chomh maith leis an Z-bhósón, is iad sin iompróirí an “idirghníomhaithe laig”. Is é an t-idirghníomhú lag an fórsa is cúis leis an gcineál meath radaighníomhach ar a dtugtar béite-mheath.

Guairne – eochairfhocal

Coincheap tábhachtach i  bhfisic na mbuncháithníní í an ghuairne. Sna laethanta a bhí dhealraítí an ghuairne le rothlú an cháithnín ar a ais, ach tá sé tábhachtach a thuiscint nach bhfuil ann ach meafar, nó is coincheap candam-mheicnice í an ghuairne. Is féidir guairne na mbuncháithníní a thomhas sna haonaid chéanna agus móiminteam uilleach (nó “móimint mhóimintim”) na ngnáthréad a bhíos ag rothlú ar a n-ais, is é sin, Js nó giúlsoicind (an giúl, J, nó aonad an fhuinnimh, agus é méadaithe faoin tsoicind, s, arb í aonad an ama í).

Tá dlúthbhaint ag an nguairne le maighnéadas an cháithnín. Le fírinne sin é an tuige go mbíodh de nós ag na heolaithe a rá, tráth den tsaol, gurb ionann guairne a bheag nó a mhór agus an cáithnín a bheith ag rothlú ar a ais: nuair a bhíos lucht leictreach ag déanamh bulla báisín, cruthaítear réimse maighnéadach.

Ós ag plé leis an meicnic chandamach atáimid, áfach, is cáilíocht chandamaithe í an ghuairne. Is é sin, ní féidir leis an nguairne athrú go leanúnach, mar a athraíos luas an ghluaisteáin agus tú ag luí ar an troitheán luasaire.

Dá mbeadh luas an ghluaisteáin candamaithe, ní fhéadfá, abair, ach dul díreach ó luas fiche ciliméadar in aghaidh na huaire go dhá scór ciliméadar in aghaidh na huaire – de léim chandamach mar a deirtear. Is é sin, bheadh an luas féin roinnte ina “bpacáistí” scór ciliméadar in aghaidh na huaire, agus ní bheadh sé ciallmhar luach an luais a thabhairt le fios i dtéarmaí na gciliméadar in aghaidh na huaire. Ina áit sin, is dócha go mbainfimis úsáid as uimhreacha candamacha le luachanna éagsúla an luais a thabhairt: 1 = 20 km/h, 2 = 40 km/h, 3= 60 km/h, agus araile.

Is mar sin a chuirtear an ghuairne in iúl. Is iad na luachanna guairne atá ceadaithe do na fearmóin ná leath, a haon go leith, a dó go leith agus araile; maidir leis na bósóin, is iad na slánuimhreacha na luachanna guairne atá ceadaithe dóibhsean, is é sin, neamhní, a haon, a dó, a trí agus mar sin. Is é guairne bhósón Higgs ná 0.

Is í an ghuairne atá ag an dá W-bhósón agus ag an Z-bhósón ná 1. Glactar leis go teoiriciúil go bhfuil a leithéid de cháithnín agus graibheatón ann freisin – bósón arb é iompróir na himtharraingthe agus na domhantarraingthe é. Is é luach a ghuairne sin ná 2.

Posted in: Nuacht, Tuairim