Câmpul Higgs este câmpul teoretic al energiei care pătrunde în univers, conform teoriei lansate în 1964 de fizicianul teoretician scotian Peter Higgs. Higgs a sugerat câmpul ca o posibilă explicație a modului în care au ajuns particulele fundamentale ale universului masa, deoarece în anii ’60 Modelul standard al fizicii cuantice nu putea explica de fapt motivul masei în sine. El a propus că acest câmp a existat în tot spațiul și că particulele și-au câștigat masa interacționând cu acesta.
Descoperirea câmpului Higgs
Deși inițial nu a existat o confirmare experimentală pentru teorie, de-a lungul timpului s-a văzut ca singura explicație pentru masă care a fost văzută pe scară largă ca fiind consecventă cu restul standardului Model. Oricât de ciudat ar părea, mecanismul Higgs (cum a fost numit câmpul Higgs) a fost în general acceptat pe larg în rândul fizicienilor, alături de restul modelului standard.
O consecință a teoriei a fost că câmpul Higgs s-ar putea manifesta ca o particulă, mult în modul în care alte câmpuri din fizica cuantică se manifestă ca particule. Această particulă se numește bosonul Higgs. Detectarea bosonului Higgs a devenit un obiectiv major al fizicii experimentale, dar problema este că teoria nu a prezis de fapt masa bosonului Higgs. Dacă ați provocat coliziuni de particule într-un accelerator de particule cu suficientă energie, bosonul Higgs ar trebui să se manifeste, dar fără să știe masa pe care o căutau, fizicienii nu erau siguri de câtă energie va avea nevoie pentru a intra în coliziuni.
Una dintre speranțele de conducere a fost că Marele Colizor de Hadron (LHC) va avea suficientă energie pentru a genera Higgs bosoni experimental, deoarece a fost mai puternic decât orice alte acceleratoare de particule care au fost construite înainte. Pe 4 iulie 2012, fizicienii de la LHC au anunțat că au găsit rezultate experimentale în concordanță cu bosonul Higgs, deși sunt necesare alte observații pentru a confirma acest lucru și pentru a determina diferitele proprietăți fizice ale Higgs bosonul. Dovada în sprijinul acestui fapt a crescut, în măsura în care premiul Nobel pentru fizică din 2013 a fost acordat lui Peter Higgs și Francois Englert. Pe măsură ce fizicienii determină proprietățile bosonului Higgs, acesta îi va ajuta să înțeleagă mai pe deplin proprietățile fizice ale câmpului Higgs în sine.
Brian Greene pe câmpul Higgs
Una dintre cele mai bune explicații ale câmpului Higgs este cea a lui Brian Greene, prezentată în episodul PBS din 9 iulie Spectacolul Charlie Rose, când a apărut în program cu fizicianul experimental Michael Tufts pentru a discuta despre descoperirea anunțată a bosonului Higgs:
Masa este rezistența pe care un obiect o oferă la schimbarea vitezei sale. Tu iei un baseball. Când îl arunci, brațul simte rezistență. Simpatizant, simțiți această rezistență. La fel pentru particule. De unde vine rezistența? Și teoria a fost propusă că, probabil, spațiul a fost umplut cu o „chestie” invizibilă, o invizibilă „chestii” de tip melasa, iar când particulele încearcă să se miște prin melasă, simt o rezistență, a lipicioasă. Acel lipicios este de unde vine masa lor…. Asta creează masa ...
... este o chestie invizibilă evazivă. Nu o vezi. Trebuie să găsiți o modalitate de a-l accesa. Iar propunerea, care acum pare să dea roade, este dacă trântiți protoni împreună, alte particule, cu viteze foarte mari, ceea ce se întâmplă la Big Hadron Collider... trântiți particulele la viteze foarte mari, puteți uneori să jiglați melasa și alteori să trageți o mică picătură de melasă, care ar fi o particulă Higgs. Așa că oamenii au căutat acea mică picătură a unei particule și acum pare că a fost găsită.
Viitorul câmpului Higgs
Dacă rezultatele obținute din LHC vor fi extinse, atunci când vom determina natura câmpului Higgs, vom obține o imagine mai completă a modului în care se manifestă fizica cuantică în universul nostru. Mai exact, vom obține o mai bună înțelegere a masei, ceea ce, la rândul nostru, ne poate oferi o mai bună înțelegere a gravitației. În prezent, modelul standard al fizicii cuantice nu ține cont de gravitație (deși explică pe deplin celălaltforțe fundamentale ale fizicii). Această îndrumare experimentală poate ajuta fizicienii teoretici să abordeze o teorie despre gravitația cuantică care se aplică universului nostru.
Poate chiar îi ajută pe fizicieni să înțeleagă materia misterioasă din universul nostru, numită materie întunecată, care nu poate fi observată decât prin influența gravitațională. Sau, potențial, o mai bună înțelegere a câmpului Higgs poate oferi câteva informații despre gravitația respingătoare demonstrată de energie întunecată asta pare să pătrundă universul nostru observabil.