Odkritje Higgsovega polja za božjim delcem

Po teoriji, ki jo je leta 1964 izdal škotski teoretični fizik Peter Higgs, je Higgsovo polje teoretično polje energije, ki prežema vesolje. Higgs je predlagal polje kot možno razlago, kako so nastali temeljni delci vesolja maša, ker v šestdesetih letih prejšnjega stoletja standardni model kvantne fizike dejansko ni mogel sam razložiti razloga za maso. Predlagal je, da to polje obstaja skozi ves prostor in da delci pridobivajo svojo maso z interakcijo z njim.

Čeprav sprva ni bilo nobene eksperimentalne potrditve teorije, je sčasoma prišlo do izraza kot edino razlago množičnosti, ki je bila na splošno vidna kot skladna s preostalim standardom Model. Kolikor čudno se je zdelo, je bil Higgsov mehanizem (kot so včasih imenovali Higgsovo polje) splošno sprejet med fiziki, skupaj z ostalim standardnim modelom.

Posledica teorije je bila, da se lahko Higgsovo polje manifestira kot delček, in sicer tako, da se druga polja v kvantni fiziki manifestirajo kot delci. Ta delček se imenuje Higgsov bozon. Odkrivanje Higgsovega bozona je postalo glavni cilj eksperimentalne fizike, težava pa je v tem, da teorija dejansko ni napovedovala mase Higgsovega bozona. Če ste v pospeševalniku delcev povzročili trčenje delcev z dovolj energije, bi se moral Higgsov bozon manifestirati, vendar ne da bi vedeli, kakšno maso so iskali, fiziki niso bili prepričani, koliko energije bi potrebovali trki.

Eno od upanja je bilo, da bo imel velik hadronski trkalnik (LHC) dovolj energije, da ustvari Higgsa bozoni eksperimentalno, saj je bil močnejši od vseh drugih pospeševalcev delcev, ki so bili vgrajeni prej. 4. julija 2012 so fiziki iz LHC objavili, da so ugotovili eksperimentalne rezultate, ki so skladni z Higgsovim bozonom oz. čeprav so potrebna nadaljnja opažanja za potrditev tega in določitev različnih fizikalnih lastnosti Higgsa bozon. Dokazi v podporo temu so narasli, do te mere, da sta leta 2013 Nobelovo nagrado za fiziko podelila Peter Higgs in Francois Englert. Ko fiziki določajo lastnosti Higgsovega bozona, jim bo pomagal bolj razumeti fizikalne lastnosti samega Higgsovega polja.

Ena najboljših razlag Higgsovega polja je ta iz Briana Greena, predstavljena 9. julija v epizodi PBS-a Charlie Rose Show, ko se je z eksperimentalnim fizikom Michaelom Tuftsom pojavil na programu in razpravljal o napovedanem odkritju Higgsovega bozona:

Masa je odpornost, ki jo predmet nudi spreminjanju hitrosti. Vzameš baseball. Ko ga vržete, vaša roka čuti odpor. Strel, čutiš odpor. Isti način za delce. Od kod prihaja odpor? In podana je bila teorija, da je morda vesolje napolnjeno z nevidno "stvari", nevidno melasi podobne "stvari", in ko se delci poskušajo premikati skozi melaso, občutijo odpor, a lepljivost Prav ta lepljivost je tista, od koder izvira njihova masa. To ustvarja množico ...

... gre za nedostopne nevidne stvari. Ne vidite ga. Najti moraš način, kako dostopati do njega. In predlog, ki zdaj na videz obrodi sad, je, če z zelo velikimi hitrostmi strgate protone skupaj z drugimi delci, kar se dogaja na velikem hadronskem trkalniku... delce strgaš skupaj z zelo visokimi hitrostmi, včasih lahko melašo melaso in včasih iztisneš malo pik melase, kar bi bil Higgsov delec. Torej so ljudje iskali tisto majhno delček delca in zdaj je videti, da so ga našli.

Če se rezultati LHC zmanjšajo, bomo potem, ko bomo ugotavljali naravo Higgsovega polja, dobili popolnejšo sliko, kako se kvantna fizika manifestira v našem vesolju. Natančneje, dobili bomo boljše razumevanje mase, kar nam bo posledično omogočilo boljše razumevanje težnosti. Trenutno standardni model kvantne fizike ne upošteva gravitacije (čeprav v celoti pojasnjuje drugotemeljne sile fizike). Te eksperimentalne smernice lahko pomagajo teoretičnim fizikom pri iskanju teorije kvantna gravitacija ki velja za naše vesolje.

Fiziki lahko celo pomagajo razumeti skrivnostno snov v našem vesolju, imenovano temna snov, ki je ni mogoče opaziti, razen z gravitacijskim vplivom. Lahko pa tudi večje razumevanje Higgsovega polja da nekaj vpogleda v odbojno gravitacijo, ki jo je pokazal temna energija zdi se, da prežema naše opazovano vesolje.