higgsov bozon seminarski maturski rad

50
1.0 Uvod Higgsov bozon ili Higgsova čestica je elementarna čestica u Standardnom Modelu kvantne fizike. Dozvoljava naučnicima da istraže Higgsovo polje- fundamentalno polje koje je prvo predpostavljeno da postoji u 1960tim godinama, za razliku od više poznatog elektromagnetskog polja koji ne može biti ''ugašen'', ali zato zauzima konstantnu vrijednost od nule skoro svugdje.Prisutnost ovog polja, sada i potvrđeno, objašnjava zašto neke fundamentalne čestice imaju masu iako simetrije koje kontolišu njihovo međudjelovanje od njih traže da budu bez mase, i još odovara neke druge zagonetke iz fizike, kao što je razlog zašto slaba sila ima toliko manji domet nego elektromagnetska sila. Higgsov bozon je dobio ime po Peteru Higgsu, jedan od šest fizičara koji su, u 1964., predložili mehanizam koji je nagovještavao postojanje ovakvih čestica. Uprkos prisutnosti svugdje, Higgsovo polje je jako teško potvrditi. Može biti detektovano pomoću naelektrisanja, ali ti se jako teško proizvode i detektuju. Važnost ovih fundamentalih pitanja dovelo je jednog 40-togodišnjeg istraživanja, i kontrsukcije jednog od najskupljih kompleksa eksperimentalnih objekata na sviejtu, CERN-ovo ''Large Hadron Collider'', kako bi mogli observirati i izučavati Higgsove bozone. Na 4. Juli 2012, otkriće nove čestice sa masom između 125 i 127 GeV/c2 je najavljeno, fizika je predpostavila da je to bio Higgsov bozon. Do marta 2013., dokazano je da se 1

Upload: dzenir-abazovic

Post on 19-Dec-2015

68 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

Seminarski Rad na temu Higgsov Bozon ili Higgsovo polje

TRANSCRIPT

1.0 UvodHiggsov bozon ili Higgsova estica je elementarna estica u Standardnom Modelu kvantne fizike. Dozvoljava naunicima da istrae Higgsovo polje- fundamentalno polje koje je prvo predpostavljeno da postoji u 1960tim godinama, za razliku od vie poznatog elektromagnetskog polja koji ne moe biti ''ugaen'', ali zato zauzima konstantnu vrijednost od nule skoro svugdje.Prisutnost ovog polja, sada i potvreno, objanjava zato neke fundamentalne estice imaju masu iako simetrije koje kontoliu njihovo meudjelovanje od njih trae da budu bez mase, i jo odovara neke druge zagonetke iz fizike, kao to je razlog zato slaba sila ima toliko manji domet nego elektromagnetska sila. Higgsov bozon je dobio ime po Peteru Higgsu, jedan od est fiziara koji su, u 1964., predloili mehanizam koji je nagovjetavao postojanje ovakvih estica.Uprkos prisutnosti svugdje, Higgsovo polje je jako teko potvrditi. Moe biti detektovano pomou naelektrisanja, ali ti se jako teko proizvode i detektuju. Vanost ovih fundamentalih pitanja dovelo je jednog 40-togodinjeg istraivanja, i kontrsukcije jednog od najskupljih kompleksa eksperimentalnih objekata na sviejtu, CERN-ovo ''Large Hadron Collider'', kako bi mogli observirati i izuavati Higgsove bozone. Na 4. Juli 2012, otkrie nove estice sa masom izmeu 125 i 127 GeV/c2 je najavljeno, fizika je predpostavila da je to bio Higgsov bozon. Do marta 2013., dokazano je da se estica ponaa, komunicira i propada na toliko naina koji su predvieni od strane Standardnog Modela, i bilo je potvreno da je pozitivni paritet imao spin jednak 0, dva fundamentalna atributa Higgsovog bozona. Ovo se inilo prvom elementarnom skalarnom esticom otkrivenom u prirodi. Vie informacija treba da bi se odredilo da li ova otkrivena estica tano odgovara predikcijama Standardnog Modela, ili je, kao to je predvieno u nekim teorijama, postojala vie Higgsovih bozona. Iako se Higgsovo ime asocira sa ovom teorijom, mnogi istraivai izmeu 1960. I 1972. godine, su individualno razvili razliite fragmente njega. U svakodnevnim medijima Higgsov bozon je esto nazivan ''Bojom esticom''. U decembru 2013., dva prvobitna istraivaa, Peter Higgs i Francois Englert, su dobili Nobelovu nagradu za fiziku za njiov rad. U Standardnom Modelu, Higgsove estica je bozon bez spina, elektronskog naboja ili promjene boje. Jako je nestabilan, raspadajui se u druge estice, skoro pa odmah. To je kvantno prenoenje energije od jednog od etiri komponente Higgsovog polja. Sadri skalarno polje, sa dvije nutralne i dvije elekrino-nabojene komponente i formira kompleksni dublet slabog isospin SU(2) simetrije. Polje ima ''meksiki eir'' oblikovan potencijalnim nabojima koji su jednaki nuli, koji u vakuumskom stanju razbija slabu isospin simetriju od elektroslabih interakcija. Kada se ovo desi, tri komponente Higgsovog polja su apsorbirane od strane SU(2) i U(1) bozona., kako bi postale uzdune komponente od sada masivnih W i Z bozona slabe sile. Preostala elektrino-neutralna komponenta odvojeno pari druge estice poznate kao fermione, to prouzrokuje te da stiu masu. Neke verzije ove teorije predviaju vie od jedne vrste Higgsovog polja i bozona. Alternativni ''Higgseless'' modeli smatraju da Higgsov bozon nije nikada otkriven.

2.Elementarne estice2.1 Povijesni razvitak pojma elementarne estice Ideja o najsitnijim, nedjeljivim djeliima materije, koji predstavljaju fundamentalne blokove od kojih je izgraen univerzum, datira jo iz 5. vijeka prije nove ere. Grki filozofi Demokrit i Leukip su svojom pretpostavkom, da je materija graena od nepropadljivih estica, osnovali novo filozofsko uenje nazvano atomizam (atomon, gr. ''nedjeljiv'' ). Ovo uenje su podravali islamski i indijski filozofi kao to su Al Ghazali, Ibn sina, Kanada, Dignaga i Dharmakirti. Ti poeci su se temeljili samo na filozofskom miljenju, bez eksperimentalnih dokaza. Teorija o atomima se nije znaajno razvijala do 1803. godine kada je John Dalton na osnovu eksperimenata predloio svoje principe atomske teorije. Bitan dokaz o postojanju atoma je 1905. godine pruio Albert Einstein, kada je brownovo kretanje (haotino kretanje sitnih estica u nekoj tenosti) tumaio kao posljedicu stalnog sudaranja atoma i estica praine. 1911. godine britanski fiziar Ernest Rutherford je napravio znaajno otkrie koje e promjeniti naa shvatanja o stvarnom sastavu materije. Rutherford je slao pozitivne estice kroz zlatnu foliju, iza i pored koje je postavio detektore. Veina estica je prolo kroz foliju, ali znatan broj je skrenuo putanju, a neke su se ak i odbile. Primjetivi to na detektoru, Rutherford je zakljuio da postoje teka, pozitivna jezgra u atomima koja su nazvana protoni.Nedugo nakon toga otkriven je neutron kao i dvije vrste interakcija jaka i slaba. Razvojem tehnologije, fiziari su, 50-ih godina, efikasno prouavali unutarnju strukturu estica pomou akceleratora, ureaja koji stvaraju visokoenergetske snopove estica ijim usmjeravanjem dolazi do sudaranja, odnosno rasprivanja estica na jednostavnije komponente. Do 1970. godine otkriveno je nekoliko stotina subatomarnih estica, to je bilo haotino i besmisleno za fiziare. Ovaj novootkriveni subatomarni svijet je zbog svoje raznolikosti i broja, dobio nadimak ''zooloki vrt estica''. Na poetku istraivanja, naunici su smatrali da otkrivaju elementarne estice, ali poveavanjem broja novootkrivenih estica fiziari su poeli sumnjati u njihovu elementarnost.Elementarne estice definiemo kao estice koje nemaju unutarnju grau, odnosno one koje se ne mogu razloiti na jednostavnije, elementarnije, estice.Ispostavilo se da veina otkrivenih estica imaju unutarnju grau, uglavnom od kvarkova (kvarkovima u se detaljnije posvetiti), pa su se elementarne svele na samo desetak.

2.2 Podjela elementarnih estica

Podjela elementarnih estica prema masiFiziari su zbog velikog broja novootkrivenih estica izvrili klasifikaciju po odreenim kriterijima. Najjednostavnija podjela je izvrena prema masi: 1. Leptone (gr. leptos lagahan) 2. Mezone (gr. mezos srednji) 3. Barione (gr. baros teak)Vremenom je ovakav nain klasifikacije ukazao na nekoliko greaka, zahtijevajui time novu, jasniju podjelu.

Podjela elementarnih estica prema meudjelovanjaOva podjela se bazira na dvije grupe estica, gdje jedna grupa uestvuje u jakoj sili a druga ne. Shodno tome postoje leptoni i hadroni.Leptoni su estice koje ne uestvuju u jakoj interakciji sa spinom od . U ovu grupu spada 6 elementarnih estica.Tabela 1. Leptoni

Naziv esticeSimbolMasa (MeV)Elektrini naboj ( CVrijeme ivotaSpin

Elektron0.511-1e god1/2

Taon1784-1e1/2

Mion105.7-1e1/2

Elektronski neutrino< 46 eV01/2

Taonski neutrino < 25001/2

Mionski neutrino< 0.520?1/2

Hadroni su sloene estice koje meudjeluju jakom silom i koje su sainjene od kvarkova . Oni predstavljaju najtee estice u subatomarnom svijetu. Hadroni se dijele na mezone i barione. Mezoni su estice cjelobrojnog spina (0,1,2...), a grade ih kvark-antikvark parovi. Najpoznatiji mezon je pion koji ima vanu ulogu u odravanju cjelovitosti jezgre u atomu.

Tabela 2. MezoniNaziv esticeSimbolSastavElektrini nabojMasa (MeV)Vrijeme ivota (s)Spin

- mezon(pion)

ude0e139,6135

0

K- mezon(kaon)

usdsdse0e0e493,7497,7497,7

0

- mezon

0e0e548,8958>?0, 1, 2...

- mezon

uduudd1e0e770770

1

- mezonuu, dd0e7821

- mezonss0e10201

D- mezon

cdcucse0ee1869,41864,61969

1

- mezoncc0e3096,91

B- mezon

budbsbe0e0e527952795370

?0

Y- mezonYbb0e9460,41

1

Barioni su estice, koje za razliku od mezona imaju polovian spin (1/2, 2/3, 3/2...). Njih grade tri kvarka koji razmjenjivaju gluone stvarajui tako stabilnu vezu. U barione spadaju protoni, neutroni i niz drugih estica.Tabela 3. BarioniNaziv esticeSimbolSastavElektrini nabojMasa (MeV)Vrijeme ivota (s)Spin

Proton(nukleon)uud+1e938,3>god1/2

Neutron(nukleon)ddu0e939,6925111/2

- hiperonuds0e115,61/2

- hiperon

uusddsuds+1e-1e0e1189,41197,31192,5

1/2

- hiperon

uuuuuddddudd+1e+1e-1e0e12323/2

- hiperon

dssuss-1e0e13211315

1/2

- hiperonsss-1e16723/2

- hiperonudc+1e22811/2

Podjela elementarnih estica prema spinu Spin je kvantnomehaniki fenomen koji predstavlja ugaoni impuls estice. Ova osobina, koju posjeduju estice, je kvantizirana tj. moe poprimiti samo odreene vrijednosti koje se oznaavaju brojevima (0,1/2,2/3...). Prema spinu estice se mogu podijeliti na fermione i bozone. Fermioni (Enrico Fermi, - talijanski fiziar po kome su dobili ime) su estice koje imaju polovian (1/2, 3/2, 5/2...) spin i koje potivaju Paulijev princip iskljuenja. Po principu iskljuenja dva identina fermiona ne mogu zauzimati istovremeno isto kvantno stanje, odnosno ne mogu imati iste vrijednosti svih kvantnih brojeva. Shodno tome u fermione ubrajamo leptone, kvarkove i barione. Bozoni su estice koje imaju cjelobrojan spin (0, 1, 2...). U bozone spadaju prenosnici sila (badarni bozoni) i mezoni.

2.3 Badarni bozoni Badarni bozoni su estice koje prenose odreenu silu, to znai da sve prirodne sile imaju posebne estice koje su nosioci osobina tog meudjelovanja. Fotoni su kvatni elektromagnetskog zraenja. Oni nemaju masu, niti naboja, a vrijednost spina im je 1. S obzirom na injenicu da nemaju masu, fotoni imaju beskonaan domet djelovanja. Oni su dualne prirode to znai da djeluju kao estica i kao val. Takvu osobinu pokazuju u razliitim fizikalnim fenomenima. Naprimjer, fotoni se ponaaju kao valovi kada je rije o difrakciji, a kao estice u fotoelektrinom efektu. Gravitoni prenose silu gravitacije. Ove estice jo nisu eksperimentalno dokazane ali se na osnovu poznavanja gravitacije mogu pretpostaviti i njihove osobine. Pretpostavlja se da nemaju masu odnosno da su beskonanog dometa djelovanja, da nemaju naboj i da im je spin 2. Gluoni su prenosnici jake nuklearne sile. Nemaju naboja ni masu a vrijednost spina im je 1. Gluoni ne mogu postojati samostalno ve nastaju samo u interakciji meu dva kvarka. Oni povezuju kvarkove u protone i neutrone. Prema teoriji kvantne hromodinamike postoji 8 nezavisnih tipova gluona od kojih svaki moe imati najmanje 2 boje. Kolor naboj ili boja je svojstvo gluona i kvarkova koje ima vanu ulogu u jakoj nuklearnoj sili. Zanimljiva karakteristika je to se kvarkovi vie udaljavaju jedni od drugih, nuklerna sila postaje jaa. W i Z bozoni su prenosnici slabe nuklearne sile. W bozon moe biti pozitivnog ili negativnog naboja dok je Z bozon neutralan. Vikoni (zajedniki naziv) su 80-90 puta masivniji od protona. W bozon mijenja vrstu kvarkova dok Z bozon uestvuje u procesu neutralnog toka. 2.4 Kvarkovi Kvarkovi su subatomarne estice koje grade protone, neutrone i druge sloene estice (hadrone, mezone, barione..). Oni predstavljaju fundamentalne blokove materije. Model kvarka su predloili 1964. godine ameriki fiziari Murray Gell-Man i George Zweig. Time su htjeli objasniti unutarnju strukturu hadrona znajui da su hadroni kompozitne estice. Njihov model sadravao je tri vrste kvarkova dok je danas poznato 6 vrsta: donji (d), gornji (u), armantni (c), strani (s), dubinski (b) i povrinski (t). Kvarkovi spadaju u fermione to znai da imaju spin od 1/2. Naboj kvarkova je polovian, a moe biti 2/3 ili 1/3 to zavisi od vrste kvarka. Kvarkovi u, t i c imaju +2/3 elementarnog naboja, dok d, b i s imaju naboj od -1/3e. Mase pojedinih kvarkova se drastino razlikuju od drugih. U i d kvarkovi imaju najmanju masu u poreenju sa ostalim kvarkovima to ih ini najstabilnijim meu njima. T kvark je daleko najmasivniji. Njegova masa je priblina masi atoma zlata. Fiziari se nadaju da e uskoro shvatiti razlog zbog ega je t kvark ovoliko masivan, a time moda i pomoi u otkrivanju porijekla mase elementarnih estica uopte.

Slika 1. Mase pojedinih kvarkova predstavljene radi uporeivanja u loptama proporcionalnog volumena. U donjem lijevom uglu su prikazani proton i elektron (crveno) Dodatna osobina kvarkova jeste kolor naboj ili boja (s obzirom da je kvarkove nemogue vidjeti, ovaj naziv nema veze sa bojama kakve ih mi poznajemo). Kolor naboj igra analognu ulogu elektrinom naboju, ali s obzirom na kompleksnost kvantne hromodinamike postoje odreene razlike. Boja moe biti zelena, plava, crvena, i za antikvarkove: anti-zelena, anti-plava i anti-crvena. Svakom kvarku se u nekoj sloenoj estici pripisuje jedna boja. Naprimjer, proton se sastoji od dva u i jednog d kvarka. Svaki kvark u protonu ima razliitu boju koje zajedno stvaraju neutralnu ili ''bijelu'' boju koja ih dri na okupu. Zadaa gluona jeste da konstantno mijenja boje meu kvarkovima tako to ih ovi razmjenjuju garantirajui tako cjelovitost protona. Tako U i d kvarkovi grade na jedinstven nain protone i neutrone pa su oni, kvarkovi, ustvari najprostije gradivne jedinke naeg univerzuma odnosno materije. 3.0 estice i antiestice3.1 Otkrie antiesticaEngleski fizikalni teoretiar i matematiar Paul A. M. Dirac (1902-1985), jedan od najveih fizikalnih umova svih vremena, sjedinio je 1928. teoriju relativnosti i kvantnu mehaniku postavivi relativistiku valnu jednadbu elektrona odakle je izlazio i spin (moment impulsa) te estice i fina struktura spektralnih linija vodikovog atoma. Ta teorija predvidjela je postojanje pozitrona (pozitivno nabijeni elektron) i tvorbu parova estica i antiestica. Dirac je dokazao da za svaku vrstu estica mora postojati i njezina "slika u zrcalu" - antiestica. Eksperimentalna potvrda Diracove jednadbe dola je 1932. godine kada je Anderson pomou magliaste komore naao pozitrone u kozmikim zrakama. Neto kasnije, Blackett i Occhialini otkrili su tvorbu elektron-pozitron parova pomou gama zraka. Ako mogu postojati pozitroni, mogu postojati i sve druge antiestice, odnosno antimaterija u Svemiru. Tako je Dirac 1933. godine dobio, zajedno sa E. Schrdingerom, Nobelovu nagradu za fiziku, "za otkrie novih oblika atomske teorije".

3.2 Razlika izmeu estica i antiesticaSuvremena teorija nam govori da svaka estica ima svoju antiesticu, dakle esticu iste mase i spina, ali suprotnog naboja. Simetrija obzirom na pozitivan i negativan naboj jedan je od temeljnih zakona prirode i opaena je pri gotovo svim elementarnim esticama.Osim naboja, estice i antiestice razlikuju se i po cijelom nizu drugih svojstava: leptonski broj, barionski broj, stranost, itd. Svojstva koja su identina kod estica i antiestica jesu: masa, spin, vrijeme raspada, itd. Postoje estice koje su potpuno neutralne i u tom sluaju su antiestice i estice jednake (npr. foton i antifoton su jedno te isto, pa kaemo da je foton ujedno svoja antiestica). Openito: antineutrino je antiestica neutrina, antiproton je antiestica protona itd. Prikaz pljuska kozmikih zraka iz Svemira, prirodnih izvora antiestica. (Courtesy CERN.)

Antimaterija se sastoji od antiprotona, antineutrona i antielektrona (pozitrona). Dakle, atomske jezgre antimaterije su negativno nabijene, a oko njih krue pozitivno nabijeni pozitroni. Sigurno se pitate koja je razlika izmeu neutrona i antineutrona s obzirom na to da neutron nije elektriki nabijen. Radi se o tome da je neutron sastavljen od kvarkova, a antineutron od antikvarkova. Kvarkovi i antikvarkovi imaju suprotne naboje bez obzira to je njihov zbroj u oba sluaja jednak nuli.Spomenimo na kraju i ideju amerikog fiziara Johna Wheelera da se pozitron moe interpretirati kao elektron koji putuje unatrag u vremenu, to je matematiki razradio Richard Feynman i za to dobio Nobelovu nagradu 1965. godine.3.3 Tvorba parova estica-antiesticaDiracova teorija uvodi i nova shvaanja o praznom prostoru. On odbacuje zamisao o vakuumu kao apstraktnom nitavilu. Prazan prostor koji ne sadri nikakve estice jo uvijek nije "nita" ve ima fizikalna svojstva. On se moe polarizirati tako da se iz njega istrgnu elektroni, a "rupe" koje pri tome izbijanju elektrona nastaju jesu pozitroni. Vakuum je nabijen mnotvom virtualnih estica i antiestica koje se mogu pojaviti praktino ni iz ega i potom se u najmanjem djeliu vremena natrag anihilirati (ponititi). (to su estice tee to e se prije anihilirati.) Ovakav proces je mogu zbog Heisenbergovog naela neodreenosti.Virtualne estice ne mogu se izravno zamjetiti detektorima estica, ali one imaju neizravne uinke (npr. tzv. Lambov pomak spektralnih linija vodikovog atoma). Ako se osigura odreena koliina energije izvana, tada virtualna estica moe postati stvarna.

Mali pljusak kozmikih zraka od pozitivnih i negativnih elektrona. (Copyright by CalTech)Anihilacijski proces moe takoer ii i obrnuto: dva fotona s dovoljno energije mogu se sudariti i proizvesti elektron-pozitron par gdje su energije fotona pretvorene u mase elektrona i pozitrona. Energija svakog fotona mora nadmaivati "energiju mirovanja" mc^2 elektronove, odnosno pozitronove mase.3.4 Gdje je antimaterija?Zato u Svemiru imamo veliku koliinu materije, i praktino nikakvu koliinu antimaterije? Zato se materija i antimaterija nisu anihilirale odmah im su bile stvorene u Velikom Prasku? Poto se procesima tvorbe parova uvijek stvara jednak broj estica i antiestica moemo se pitati gdje su sve te antiestice? Postoji li itav Svemir sastavljen od antimaterije? Da li su moda neki drugi dijelovi Svemira, neke daleke galaktike, sainjene od antimaterije? O tome kako je dolo do vika materije nad antimaterijom diskutirali smo ovdje.Kada bi u naoj galaktici postojala prostrana podruja antimaterije, oekivali bismo zamijetiti velike koliine zraenja iz graninih podruja materije i antimaterije, gdje bi se mnoge estice sudarale sa svojim antiesticama, anihilirajui se meusobno i odailjui zraenje visoke energije. (U kasnim 1950-ima odreeno je da je koliina antimaterije u naoj galaktici manja od jednog stomilijuntog dijela.) S druge strane, teko je zamisliti da bi neke galaktike bile sastavljene iskljuivo od materije, a druge iskljuivo od antimaterije. Anhilacija mnotva elektrona i pozitrona blizu centra nae galaktike, Mlijene staze, u velikom novootkrivenom oblaku antimaterije koji se prostire nekoliko tisua svjetlosnih godina iznad galaktikog centra. Najsvijetliji dijelovi odnose se na jezgro galaktike, a horizontalna struktura lei uzdu ravnine galaktike. Anihilacija stvara visoko energetske gama-zrake, prikazane na ovoj slici. (Courtesy of D.D. Dixon and W.R. Purcell)

Ipak, nije posve iskljueno da je negdje u Svemiru situacija obrnuta: da su atomske jezgre nabijene negativno, a oko njih se vrte pozitroni. Spektri takvih atoma bili bi potpuno identini onima obine materije. Ako bi postojao izolirani sistem antimaterije u Svemiru koji ne bi bio u meudjelovanju sa obinom materijom, nijedno promatranje sa Zemlje ne bi moglo razluiti njegov pravi sadraj. Ipak, danas se snano vjeruje da je itav na Svemir sastavljen uglavnom od materije.Godine 1998, visoko energetski detektor estica AMS-01 (Alpha Magnetic Spectrometer) poslan je na Discovery-u u bezuspjenu desetodnevnu misiju otkrivanja eventualne anihilacije, a uskoro e na dugu ruku Meunarodne svemirske postaje biti instaliran njegov nadograeni i osjetljiviji nasljednik AMS-02 da na nekoliko godina, izloen kozmikim zrakama, orbitira par stotina kilometara iznad atmosfere i u potrazi za bilo kakvim oblikom kozmike antimaterije mjeri strujanja nabijenih antiestica i antijezgara.

Traga za antimaterijomAMS spektrometar instaliran u potpornu konstrukciju (Courtesy CERN)

Izazovi su prvenstveno tehnike naravi: svaka komponenta detektora mora biti minijaturizirana to je vie mogue, tako da ukupni volumen detektora ne bude vei od 10 kubinih metara, a njegova teina mora biti manja od 3 tone. Takoer, napajanje ne bi smjelo premaiti 2kW (to je uistinu malo), jer mu najvie toliko mogu omoguiti solarni paneli svemirske postaje.3.6 Proizvodnja antimaterije16.09.2002. ekipi iz CERN-a uspjela je, u eksperimentu ATHENA (Antihydrogen Production and Precision Experiments), kontrolirana proizvodnja velikog broja (na tisue) antivodikovih atoma na niskim energijama uz pomo antiprotonskog deceleratora (usporivaa) estica. Bitno je naglasiti da je to napravljeno na niskim energijama jer se na visokim energijama (pri velikim brzinama) ne bi mogla mjeriti svojstva tih atoma antivodika i usporeivati ih sa vodikovim svojstvima.Proizvodnja antivodika u CERN-uetveropolni magneti (sa etiri pola!) koji se koriste kao lee. To su fokusirajui magneti koji osiguravaju da veliina zrake estica bude manja od vakuumske cijevi: Tehniari instaliraju magnet u CERN-ovom novom antiprotonskom deceleratorskom prstenu: Shema antiprotonske "zamke" koja omoguuje istraivanje svojstava usporenih antiprotona i stvaranje antimaterije (Courtesy CERN):

Svi izvedeni eksperimenti pokazuju da se svojstva antivodika nimalo ne razlikuju od svojstava vodika.

4.0 Fundamentalne sileMaterija je pod utjecajem sila koje na nju djeluju (ovi pojmovi se mogu i zamjeniti). Postoje etiri temeljne sile u Svemiru: 1.gravitacijska sila (izmeu dvije estice koje posjeduju masu) 2.elektromagnetska sila (izmeu estica sa nabojem/magnetizmom)3.jaka nuklearna sila (izmeu kvarkova)4.slaba nuklearna sila (djeluje izmeu neutrina i elektrona)Prve dvije sile su nam poznate, gravitacija je sila koja djeluje izmeu sveukupne materije, elektromagnetska sila opisuje meudjelovanje estica sa nabojem i magnetika. Svjetlost (fotoni) se objanjava interakcijom eletrinog i magnetskog polja.Jaka sila vezuje kvarkove u protone, neutrone i mezone i dri jezgru atoma zajedno unato odbojnim silama koje djeluju izmeu protona. Slaba sila kontrolira radioaktivni raspad jezgre atoma i reakcije izmeu leptona (elektroni i neutroni).Dananja fizika (nazvana fizikom kvantnog polja) objanjava razmjenu energije u interakcijama razmjenom nosioca sile, koje nazivamo bozonima. Sile koje djeluju na velikoj udaljenosti imaju nosioce ija masa je nula, gravion i foton. Oni djeluju na razmjerima koji su vei od sunevog sustava. Sile koje djeluju na kratkim udaljenostima imaju nosioce veoma velike mase, W+, W- i Z za slabu silu i gluon za jaku silu. Oni djeluju na razmjerima veliine jezgre atoma. Dakle, iako jaka sila ima najveu snagu, ona ima najkrai doseg.4.1 Kvantna elektrodinamikaPodruje fizike koje objanjava interakciju nabijenih estica i svjetlosti naziva se kvantna elektrodinamika. Kvantna elektrodinamika (QED) protee kvantnu teoriju na podruje sila, kreui od elektromagnetskog polja.Po QED nabijene estice su u interakciji razmjenom virtualnih fotona, fotona koji ne egzistiraju izvan interakcije i slue iskljuivo kao nosioci momenta/sile. Uoite uklanjanje (eliminaciju) djelovanja na udaljenost, interakcija se dogaa uslijed direktnog kontakta fotona.

Tijekom 1960-ih, formuliranje QED dovelo je do ujedinjenja teorije slabih i elektromagnetskih interakcija. Nova sila, nazvana elektroslaba sila, prisutna je na ekstremno visokim temperaturama poput onih koje nalazimo u poetnim trenutcima nastanka Svemira i koje proizvodimo u akceleratorima estica. Unifikacija (ujedinjenje) znai da slaba i elekrtomagnetska sila postaju simetrine u toj toki, ponaaju se kao da se radi o jednoj sili.Elektroslaba unifikacija je potakla vjerovanje da se slaba, elektromagnetska i jaka sila mogu ujediniti u neto to nazivamo Standardnim modelom materije.4.2 Kvantna kromodinamikaKvantna kromodinamika je podruje fizike koje se bavi jakom ili obojanom silom koja vee kvarkove zajedno te oni formiraju barione i mezone, te rezultira sloenom silom koja dri zajedno jezgru atoma.

Prijevod sa slike: Obojana sila dilema kvantne fizike dugo je bila kako se jezgra atoma dri na okupu uslijed odbojnih elektrostatskih sila kojima je protoni nastoje razdvojiti. Odgovor dolazi u obliku obojane sile izmeu kvarkova u protonima i neutronima koji proizvode jaku silu, koja nadjaava elektrostatsku silu.Jaka sila nadjaava elektromagnetsku i gravitacijsku silu samo na veoma kratkim udaljenostima. Izvan jezgre djelovanje jake sile ne postoji.4.3 Djelovanje na daljinuNewton-ova fizika podrazumijeva direktnu vezu izmeu uzroka i posljedice. Elektrine i magnetske sile potiu dilemu za ovakvu interpretaciju s obzirom da ne postoji direktan kontakt izmeu dvaju naboja, pravilnije je zato kazati da postoji djelovanje na daljinu.Kako bi razrijeili ovu dilemu tvrdimo da postoji razmjena nosioca sile izmeu dviju nabijenih estica. Ovi nosioci sile su tek kasnije dovedeni u vezu sa esticama svjetlosti (fotonima). Ove estice slue za prijenos momenta ostvarujui kontakt izmeu nabijenih estica, slino sudarima automobila i kamiona.

Prijevod sa slike: U klasinom prikazu uzimamo da nepoznati proces potiskuje (gura) nabijenu esticu od magneta. Prema teoriji estica, nosioci naboja (fotoni) prenose moment direktno na nabijenu esticu.Meutim, ovaj pokuaj da razjasnimo paradoks djelovanja na daljinu koristi se estinom prirodom svjetlosti, dok promatrajui strukture koje nastaju uslijed interferencije oito pokazuju da svjetlost ima valno-estinu prirodu. Upravo ova dvojna priroda svjetlosti, istovremeno estina i valna, dovela je do revolucije poznate kao kvantna fizika.4.4 Standardni model Teorija SvegaDa li je to sve? Da li su kvarkovi i leptoni temeljne gradivne strukture? Odgovor je = moda. Mi smo jo u potrazi kako bi popunili neke praznine u onom to nazivamo Standardni model.

Standardni model je nain pravljenja smisla u mnotvu elementarnih estica i sila unutar jedinstvene sheme. Standardni model je kombinacija dviju shema; elektroslaba sila (unifikacija elektromagnetizma i slabe sile) i kvantne kromodinamike. Iako Standardni model unosi znatnu koliinu reda meu elementarne estice i vodi prema vanim pretpostavkama, model nije osloboen i nekih znaajnih tekoa.Na primjer, Standardni model sadri znaajan broj proizvoljnih konstanti. Dobar izbor ovih konstanti vodi prema potpunom slaganju sa eksperimentalnim rezultatima. Meutim, dobra temeljna teorija bila bi ona u kojoj su konstante sama po sebi oite.Standardni model ne ukljuuje sve sile i zbog toga je nepotpun. Prisutno je snano oekivanje da postoji Veliko polje ujedinjene teorije (Great Unified Field Theory -GUTS) koje e pruiti dublje znaenje Standardnom modelu i objasniti elemente koji nedostaju.4.5 Supergravitacijaak bi i GUTS bio nepotpun jer bi ukljuivao prostor-vrijeme i zbog toga gravitaciju. Pretpostavlja se da e Teorija Svega (Theory of Everything - TOE) dovesti zajedno sve temeljne sile, materiju u zakrivljeno prostor-vrijeme unutar jedne jedinstvene slike. Za kozmologiju to e biti jedinstvena sila koja je kontrolirala Svemir u trenutku njegovog nastanka. Trenutni pristup potrazi za TOE je namjera da se otkrije neka fundamentalna simetrija, moda simetrija simetrija. Trebale bi postojati i pretpostavke koje proizlaze iz TOE, kao to je i pretpostavka o postojanju Higgs-ove estice, porijekla mase u Svemiru.Jedan od pokuaja formuliranja TOE je supergravitacija, kvantna teorija koja ujedinjuje tipove estica upotrebom deset dimenzionalnog prostorvremena. Prostor vrijeme (4D konstrukcija) je bila uspjena u objanjavanju gravitacije. to ako je i subatomski svijet takoer geometrijski fenomen.Mnoge druge dimenzije vremena i prostora mogle bi leati ispod kvantne razine, izvan normalnog iskustva, imajui utjecaja na mikroskopski svijet elementarnih estica.U potpunosti je mogue da ispod kvantne domene postoji svijet potpunog kaosa, bez ikakvog zakona simetrije. Jedna stvar je oita, to nas vie napor i trud dovodi u blizinu podruja temeljnih zakona, to su rezultati prouavanja sve vie udaljeni od naeg iskustva.

4.6 Teorija strunaJo jedan pokuaj formiranja TOE dolazi kroz M teoriju (od membrane) ili teoriju struna. Teorija struna je zapravo teorija visokog reda, gdje ostali modeli, poput supergravitacije i kvantne gravitacije, izgledaju kao aproksimacije. Osnovna premisa teorije struna je da subatomski entiteti, kao to su kvarkovi i sile, su zapravo siune karike (petlje, prsteni), strune i membrane koje se ponaaju poput estica sa visokim energijama.

Jedan od problema u fizici estica je zavidan broj elementarnih estica (mioni i pioni i mezoni itd.). Teorija struna odgovara na ovaj problem predlaui da malene karike, oko 100 milijardi milijardi puta manje od protona, vibriraju ispod subatomske razine i svaki oblik vibracije predstavlja jedinstveu rezonancu koja odgovara tono odreenoj estici. Dakle, kada bi mogli poveati kvantnu esticu vidjeli bi siune strune koje vibriraju.Vaan aspekt teorije struna, koji je ini kandidatom za TOE je to to ne samo da objanjava prirodu kvantnih estica ve i prostorvrijeme. Ovaj komplicirani skup pokreta mora se ponaati u skladu sa vlastitim pravilima i ogranienjima koja su posljedica na isti nain objanjenim u teoriji relativnosti.Sljedei aspekt teorije struna u kojem se dodatno razlikuje od ostalih TOE kandidata je njezina estetska ljepota. Teorija struna je geometrijska teorija, takva da, poput ope relativnosti, opisuje objekte i interakcije koritenjem geometrije i nema nedostataka u smislu onog to nazivamo problemom normalizacije kao recimo kvantna mehanika. Nemogue je testirati pretpostavke postavljene u teoriji struna jer bi bilo potrebno koristiti temperature i energije pribline onima koje su vladale u poetku Svemira. Dakle, preputeni smo prosuivati vrijednost ove teorije na temelju njezine elegancije i unutranje konzistentnosti, a ne pomou eksperimentalnih podataka.

5.0 Kvarkovi i Leptoni

Dva temeljna tipa estica su kvarkovi i leptoni. Kvarkovi i leptoni sa dijele u 6 vrsta koje odgovaraju trima generacijama tvari. Kvarkovi (i antikvarkovi) imaju elektrine naboje 1/3 ili 2/3. Leptoni imaju jedinine naboje 1 ili 0.Uobiajena, svakodnevna materija pripada prvoj generaciji, pa sada panju moemo usmjeriti prema gore (2/3 naboj) i dolje (-1/3 naboj) kvarkovima, elektron neutrinu (kojeg jednostavno nazivamo neutrino, male mase i bez naboja) i elektronima (-1 naboj, najlaka estica).

Treba uoiti da za svaki kvark i lepton, postoji i odgovarajua antiestica. Na primjer, postoji gore antikvark, anti-elektron i anti-neutrino. Bozoni nemaju antiestice i nosioci su sile (vidjeti fundamentalne sile).

5.1 Ogranienje kvarkovaNe moe postojati neto kao slobodni kvark, tj. kvark sam za sebe. Svaki se kvark mora vezati za drugi kvark ili anti-kvark razmjenom gluona. To nazivamo ogranienjem kvarkova. Razmjena gluona proizvodi polje sile odreene boje, odnosei se pri tome na boju naboja koja je pridruena kvarkovima, slino elektrinom naboju. Polje sile boje je neobino po tome to razdvajanje kvarkova ini polje sile snanijim (za razliku od elektromagnetske ili gravitacijske sile koja slabi sa udaljenosti). Potrebna je sila kako bi se nadvladalo polje sile boje. Ta energija se poveava sve dok ne doe do formiranja novog kvarka i antikvarka (energija je jednaka masi, E=mc2).

Dva nova kvarka se formiraju i veu za prethodna dva kvarka kako bi formirali dva nova mezona. Prema tome, niti jedan kvark nije u niti jednom trenutku u izolaciji. Kvarkovi uvijek putuju u parovima ili trojkama.

6.0 Osobine Higgsovog bozon 6.1 MehanizamU tri dimenzije i sa relativistikim komplikacijama, ovo je opis Higgsovog mehanizma. Da bi estica dobila masu, izumljeno je pozadinsko polje koje postaje lokalno poremeeno kada se estica giba kroz njega. Poremeaj nakupljanje polja oko estice generira estinu masu. Ideja dolazi izravno iz fizike vrstog stanja. Umjesto polja rairenog po cijelom prostoru, krutina sadrava reetke pozitivnog naboja atoma kristala. Kada se elektron giba kroz njih, privlai sebi atome, to efektivnu masu elektrona ini i do etrdeset puta veom od mase slobodnog elektrona. Postulirano Higgsovo polje u vakuumu je vrsta hipotetske reetke koja popunjava na Svemir. To trebamo jer inae ne moemo objasniti zato su Z i W bozoni, estice koje prenose slabu interakciju, tako teki dok je foton, koji prenosi elektromagnetske sile, bez mase.Sada promotrimo vijest koja se kree naom sobom punom uniformno rasporeenih politikih govornika. Oni blie vratima je prvi uju i skupe se blie da uju detalje, tada se okrenu i priblie susjedima koji takoer ele uti. Val nakupljanja prolazi sobom. Moe se rairiti u sve kuteve sobe ili formirati kompaktnu nakupinu koja nosi vijest po pravcu do neke vane linosti na drugom kraju sobe. Budui da informaciju nose nakupine ljudi i budui da je nakupljanje ono to je ministru dalo dodatnu masu, ispada da i nakupine koje nose vijest takoer imaju masu.Higgsov bozon je predvien da bude ba kao nakupine u Higgsovom polju. Puno emo lake povjerovati da polje postoji i da je mehanizam koji daje esticama masu ispravan ako naemo samu Higgsovu esticu. Opet, postoje analogije sa fizikom vrstog stanja. Kristalna reetka moe prenijeti valove nakupina bez potrebe za elektronom koji pokree i privlai atome. Ti se valovi ponaaju kao da su estice. Oni se zovu fononi i oni su takoer bozoni.Higgsovo polje je jednostavno ima iste karakteristike bez obzira iz kojeg se smjera promatra i u nekim pogledima se ne razlikuje od praznog prostora. Zato fiziari zamiljaju Higgsovo polje kao neto to proima cijeli prostor i snabdijeva ga zrncima kao npr. daskama od drveta. Smjer zrnaca se ne moe detektirati i postaje bitan jedino kada se uzimaju u obzir Higgsove interakcije sa drugim esticama, npr. estice koje se zovu vektorski bozoni mogu putovati sa zrncima, u tom se sluaju lako gibaju na velikim udaljenostima i promatraju se kao fotoni estice svjetlosti, ili u suprotnom smjeru, a u tom sluaju njihov efektivni domet postaje puno krai i zovemo ih W ili Z estice. One igraju vanu ulogu u fizici nuklearih reakcija kakve se javljaju u jezgri Sunca.Higgsovo polje omoguuje nam da vidimo naizgled nevezane fenomene kao dvije strane istog novia. Oba se mogu opisati u terminima karakteristika istih vektroskih bozona. Kada estice materije kao to su elektroni i kvarkovi putuju kroz zrnca, konstantno se prevru to ih usporava sporije od njihove prirodne brzine brzine svjetlosti, inei ih tekima. Vjerujemo da je Higgsovo polje odgovorno za snabdijevanje doslovno sve materije masom.Moe postojati Higgsov mehanizam i Higgsovo polje u naem Svemiru bez da postoji Higgsov bozon. Nova generacija akceleratora bi to trebala rijeiti.Kao i mnoge analogije, drvena zrnca su uvjerljiva, ali pogrena. Trebamo zrnca doivljavati ne definiranjem njihovog smjera u svakodnevnom trodimenzionalnom prostoru, nego radije u nekom apstraktnom internom prostoru naseljenom raznim vrstama vektorskih bozona, elektrona i kvarkova.Prethodni lanak je donio uvod u teoriju o eventualnom postojanju Higgsove estice i njenom utjecaju na materiju kakvu imamo u svemiru. to je Higgsov bozon i njegov mehanizam je ve iznesen, a ovaj lanak donosi pregled razvoja matematike pozadine ovog fenomena. Proitajte kako je razvijana teorija postojanja Higgsovog bozona.Razvoj matematike pozadineU matematici kvantne mehanike objanjenje stvaranja i ponitavanja elementarnih estica, kakvo je promatrano u akceleratorima, nastaje iz polja rairenih po prostoru i vremenu. Higgs je naao da parametri u jednadbama za polje pridrueno estici H se mogu izabrati na nain da je najnie energijsko stanje tog polja (prazan prostor) je ono sa poljem ne-nula. Iznenaujue je da je polje ne-nula u praznom prostoru, ali rezultat, neoigledan, je: sve estice mogu interagirati sa H i stei masu iz interakcije.Teoretski fiziari uvijek tee prema unifikaciji. Newton je prepoznao da pad jabuke, plima i oseka te kruenje planeta su sve aspekti jednog fenomena gravitacije. Maxwell je unificirao elektricitet, magnetizam i svjetlost. Svaka sinteza proiruje nae razumijevanje i vodi do novih primjena.1960-tih godina je sazrilo vrijeme za novi korak. Imali smo zapanjujue tonu teoriju elektromagnetskih sila i kvantne elektrodinamike. U njoj se elektromagnetske sile gledaju kao posljedica izmjene fotona (paketa elektromagnetskih valova) izmeu elektriki nabijenih estica. (razlika izmeu estice i vala je nestala u kvantnoj teoriji). Slabe sile, koje sudjeluju u radioaktivnosti u Sunevom generatoru, su u mnogo naina sline, osim to su mnogo slabije i ograniene u dosegu. Lijepa teorija ujedinjenja slabe i elektromagnetske sile je predstavljena 1967. Prezentirali su je Steven Weinberg i Abdus Salam (neovisno). Slabe sile nastaju izmjenom W i Z estica. Njihov kratak doseg i slabost je posljedica toga to su W i Z, za razliku od fotona, vrlo masivne estice, ak 100 puta tee od atoma vodika. Elektroslaba teorija je uvjerljivo potvrena, pogotovo otkriem W i Z estica u CERN-u 1983. i mnogim testovima njihovih karakteristika. Ipak, porijeklo njihovih masa ostaje nerijeena tajna. Naa najbolja pretpostavka je Higgsov mehanizam ali taj aspekt teorije jo nije testiran.Fundamentalna teorija izlae lijepu simetriju izmeu W, Z i fotona, ali to je spontano razbijena simetrija. Spontano razbijanje simetrije je sveprisutan fenomen. Npr. olovka balansirana na vrhu pokazuje potpunu rotacijsku simetriju izgleda jednako sa svih strana ali kada pada, to mora biti u nekom odreenom smjeru, razbijajui simetriju. Mi smatramo da mase W i Z izranjaju preko slinog mehanizma. Kao da su olovke po svuda u Svemiru, ak i u vakuumu. (naravno, to nisu realne fizikalne olovke one predstavljaju Higgsovo polje niti je njihov smjer smjer u realnom fizikalnom prostoru, ali analogija je dovoljno blizu). Olovke su sve sparene zajedno, tako da padaju u istom smjeru. Njihova prisutnost vakuumu utjee na valove koji kroz njih putuju. Valovi naravno imaju smjer u prostoru, ali takoer imaju smjer i u konceptualnom prostoru. U nekim smjerovima valovi moraju pomaknuti i olovke, to ih ini sporijima. Ti valovi su W i Z kvanti.Teorija se moe testirati jer sugerira da moe postojati drugaija vrsta valova, val u samoj olovci, gdje se odbijaju gore-dolje. Taj val je Higgsova estica. Njen pronalazak bi potvrdio da zaista razumijemo porijeklo mase i dopustio nam da damo zavrni dodir elektroslaboj teoriji, popunjavajui preostale praznine.Kada teorije jednom bude gotova, moemo se nadati da moemo dalje graditi na njoj: krajnji cilj je unificiranje teorije ukljuujui takoer i jaku interakciju koja vee protone i neutrone u atomsku jezgru i ak i gravitaciju, naizgled silu najteu da ujedinjenje u shemu unifikacije.Postoje jake naznake da je sinteza velikog ujedinjenja mogua, ali su detalji i dalje prilino nejasni. Pronalazak Higgsa bi dao vrlo vaan trag prirodi velike sinteze.Slijedi da matematika povezuje postojanje H sa doprinosom masi svih estica s kojima H interagira. Slika koja odgovara matematici je ona najnieg energijskog stanja praznog prostora, imajui obiljeja H estice bez vlastite energije. Ostale estice dobiju masu interakcijom sa tom kolekcijom nul-energetskih H estica. Masa (inercija ili otpor gibanju) estice dolazi od toga to je ona uhvaena od Higgsove estice kada je pokuamo pokrenuti.Znamo iz kvantne teorije da polja imaju pridruene estice. estica za elektromagnetsko polje je foton. Mora, dakle, postojati i estica pridruena Higgsovom polju i ona se naziva Higgsov bozon. Pronalazak Higgsovog bozona je kljuan za rjeenje nedoumice o postojanju Higgsovog polja, nae najbolje hipoteze o porijeklu mase.Ova pitanja, mehanizam pomou kojeg estice stjeu masu te veza meu razliitim silama prirode, su velika i toliko temeljna to se tie razumijevanja konstituenata materije i sila meu njima, da je teko vidjeti kako moemo ii naprijed u saznavanju stvari od kojih je Zemlja napravljena, ako na njih prethodno ne odgovorimo.Higgsova sposobnost ispunjavanja prostora svojom misterioznom prisutnou je vana komponenta u ambicioznijim teorijama u tome kako je nastao Svemir iz neke poetne kvantne fluktuacije i zato Svemir preferira biti ispunjen materijom radije nego anti-materijom; tj. zato postoji neto radije nego nita. Da bi ove ideje proveli rigoroznije i zaista izbacili cijelu sliku, moramo nai dokaz za Higgsovo polje iz prve ruke, drugim rijeima pronai Higgsov bozon. Koliko postoji Higgsovih estica? Jesu li i one izraene od jo elementarnijih komponenti? Najbitnije pitanje: koliko je teka ta estica? Nae trenutno znanje moe njegovu masu smjestiti negdje izmeu mase atoma eljeza i urana. Ovo je potpuno novi oblik materije o ijoj prirodi imamo tek nejasna nagaanja i njeno je otkrie najuzbudljiviji vidik u suvremenoj fizici estica. 6.2 Mjerenje Higgsovog bozonaKako se misterija polako razrjeava, Higgsov bozon je postao tei, iako ga se jo uvijek nije niti pronalo. U lanku iz znanstvenog asopisa Nature, objavljenom 10. lipnja 2004. se saznaje da je skupina znanstvenika koji rade na Tevatron akceleratoru u Fermilabu izvjestila o jo preciznijim mjerenjima mase t kvarka subatomske estice koja je pronaena i to zahtjeva dodatnu reviziju ve dugo postuliranog Higgsovog bozona.Budui da je masa t kvarka malo vea nego je prije bilo izmjereno, znai da je i masa Higgsa takoer vea, rekao je Ron Madaras, fiziar iz Lawrence Berkeley laboratorija, koji vodi lokalnu participaciju u D-Zero eksperimentima na Tevatronu. Masa Higgsa je sada najvjerojatnije podignuta sa 96 GeV/c2 na 117 GeV/c2 pa je mogue da se nalazi iza osjetljivosti dananjih eksperimenata, ali e se vrlo vjerojatno nai u buduim eksperimentima u velikom Hadron Sudarau u CERN-u.

6.3 Unutar CERN-aHiggsov bozon se smatra karikom koja nedostaje u standardnom modelu estica i polja, teoriji koja je objanjavala fundamentalnu fiziku do 1970-tih godina. Do 1995. godine, t kvark je takoer nedostajao, ali su ga uspjeli nezavisno otkriti timovi iz dva Tevatronova velika sustava detektora D-Zero i CDF.U standardnom modelu, Higgsova masa je u korelaciji sa masom t kvarka, kae Madaras, pa e napredna mjerenja mase t kvarka dati vie informacija o moguoj vrijednosti mase Higgsovog bozonaPrema standardnom modelu, na poetku Svemira postojalo je est razliitih vrsta kvarkova. t kvark je postojao samo trenutak prije nego se raspao u b kvark i W bozon, one koji su nastali prilikom raanja Svemira. Ipak, Fermilabov Tevatron, najjai sudara na svijetu, sudara milijarde protona i antiprotona te ponekad proizvede t kvark. Unato njihovom kratkom pojavljivanju, t kvarkovi se mogu detektirati i karakterizirati u D-Zero i CDF eksperimentima. U objavi D-Zero rezultata, glasnogovornik eksperimenta John Womersley je izjavio, tehnika analize koja nam doputa da izvuemo vie informacija iz svake pojave t kvarka je dala poprilino unaprijeena mjerenja mase t kvarka sa pogrekom od 5.3 GeV/c2. Kada se ovaj novi rezultat kombinira sa ve dobivenim rezultatima iz D-Zero i CDF eksperimenata, novi prosjek mase t kvarka postaje (178.0 4.3) GeV/c2.Sustav detektora D-Zero se sastoji od sredinje matrice detektorskog praenja, hermetikog kalorimetra za mjerenje energije i velikog solid-angle mionskog sustava detektora. Berkeley Lab je dizajnirao i izgradio dva elektromagnetska end-cap kalorimetra i poetni zenitni detektor (- doslovno), najunutranjija komponenta prateeg sustava. Pratei detektori nadopunjuju kalorimetre mjerenjem trajektorija estica. Znanstvenici su u stanju identificirati i karakterizirati esticu tek onda kada kombiniraju trajektorije i energijska mjerenja.Dok podizanje srednje vrijednosti mase t kvarka, ini se, umanjuje vjerojatnost otkria Higgsovog bozona u Tevatronu, otvara vrata novim otkriima u supersimetriji, takoe znanu i kao SUSY ekstenzija standardnog modela koji ujedinjuje estice i sile sa materijom kroz postojanje superpartnera. Supersimetrija trai naine da popuni praznine koje ostavlja standardni model.Trenutni limiti za masu ili granice koje iskljuuju supersimetrine estice su vrlo osjetljive na masu t kvarka, kae Madaras. Kako je sada masa t kvarka sada vea, ove granice nisu tako stroge, to ostavlja veu mogunosti uoavanja supersimetrinih estica u Tevatronu.7