Postojanje polja prvi put je teoretizirano ranih 1960-ih, a fizičari su razmatrali posljedice hipotetičkog polja koje bi objasnilo kako su se elektromagnetizam i slaba sila razdvojili i zašto neke čestice koje nose silu (ili mjerila) imaju masu (poput W i Z bozona) dok drugi (poput fotona) ne.

Britanski fizičar Peter Higgs bio je jedan od brojnih istraživača koji su radili na ovom modelu. Njegovo je ime od tada postalo sinonim za polje, njegovu česticu i mehanizam djelovanja.

Što je onda Higgsov bozon?

Kao i kod svih kvantnih polja, Higgsovo polje stvara vlastitu vrstu fundamentalne čestice, Higgsov bozon. To je relativno težak, nenabijen, vrlo nestabilan bozon (čestica koja nosi silu, s nultim spinom) koji postoji za treptaj prije nego što se razbije na bilo koju od niza drugih čestica.

2012. godine upravo su takvu česticu detektirala dva detektora Velikog hadronskog sudarača, što je službeno dovelo do uključivanja Higgsovog bozona kao dijela Standardnog modela i pružilo jake dokaze za Higgsov mehanizam.

U svakodnevnom smislu masu doživljavamo kao otpor kretanju. Stvari s puno mase teško je pokrenuti; jednom kada su u pokretu, teško ih je zaustaviti.

Formulacija specijalne relativnosti Alberta Einsteina daje nam još jedan način promatranja mase – to je izraz energije objekta.

Kada mirno sjedi, objekt ima masu koja je jednaka njegovoj energiji podijeljenoj s kvadratom brzine svjetlosti - zaokret na poznatoj formuli E=mc2. Neka se objekt pomakne, posebno brzinom skorom svjetlosti, i on će dobiti energiju koja djeluje kao masa.

Atomi dobivaju većinu svoje mase od energičnog zujanja čestica zvanih kvarkovi koji se vrte okolo unutar njihovih jezgri, povezanih snažnom silom.

Ipak, čak i sami po sebi, kvarkovi imaju masu. Kao i okolni elektroni. Budući da u njima ništa ne 'zuji', potrebna je neka vrsta aktivnosti kako bi se izračunala energija koja bi bila jednaka njihovoj masi dok miruju.

Štoviše, sredinom 20. stoljeća, fizičari su otkrili da prethodni modeli koji opisuju mjerne bozone nisu bili u skladu s opažanjima; čestice kratkog dometa poput W i Z bozona slabe sile bile su 80 puta masivnije od cijelog protona, dok dalekosežni foton elektromagnetskog polja uopće nije imao masu.

Fizičari su očajnički pokušavali pronaći razlog za ove razlike u težini i zašto su ta dva polja tako različita.

Na suludo visokim temperaturama u trenucima nakon Velikog praska, polja elektromagnetizma i slabe nuklearne sile bila bi gotovo identična jedno drugom.

Kako se Svemir širio i hladio, dva polja su postala različita – jedno je radilo s teškim bozonima koji su djelovali na maloj udaljenosti jezgre, a drugo s bozonima dovoljno laganim da dosegnu goleme prostore.

Slična objašnjenja za ovu podjelu – i razliku u masama – došla su od nekoliko skupina fizičara diljem svijeta. Povijest prepoznaje prijedlog Higgsa i njegovih kolega Françoisa Englerta i Roberta Brouta 1964. godine, na temelju novog tipa kvantnog polja koje je bilo aktivno posvuda, čak i u praznom prostoru.

Imati polje s vrijednošću različitom od nule u svakom kutku svemira narušilo bi temeljnu ravnotežu u kvantnoj mehanici koja bi u teoriji trebala generirati vrstu čestice koju su eksperimenti već isključili.

Ali Higgs, Englert i Brout su pokazali da bi, ako bi ovo hipotetičko polje bilo povezano s poljem odgovornim za slabu silu, problematična čestica koju nitko nije vidio bila progutana, ostavljajući iza sebe neke teške W i Z bozone i relativno tešku, spin- manje, nenabijeni 'Higgsov' bozon (koji bi se brzo raspao).

Zamislite Higgsovo polje kao prodavaonicu slatkiša, s bozonima koji se ne žele požuriti dok večeraju čokoladu, samo da bi za sobom ostavili hrpu kratkotrajnih 'Higgsovih omota'.

Ubrzo je postalo jasno da će ovaj isti proces funkcionirati za gotovo svako kvantno polje; Higgsovo polje objašnjava mase niza drugih fundamentalnih čestica – poput kvarkova i elektrona – koje se sve odupiru guranju dok ne odvoje trenutak da se pomire sa svojim sladokuscem.

Ovaj članak je preuzet sa www.sciencealert.com.

Pročitajte originalni članak.