RIP Peter Higgs, care a pus bazele bosonului Higgs în anii 1960

Peter Higgsfizicianul timid, oarecum retras, care a câștigat un premiu Nobel pentru munca sa teoretică despre modul în care bosonul Higgs dă particulelor elementare masa lor, a murit la vârsta de 94 de ani. Potrivit unui declarație de la Universitatea din Edinburgh, the fizician a trecut „în pace, acasă luni, 8 aprilie, după o scurtă boală”.

„Pe lângă contribuțiile sale remarcabile la fizica particulelor, Peter a fost o persoană foarte specială, un om de o modestie rară, un profesor grozav și cineva care a explicat fizica într-un mod foarte simplu și profund”, a spus Fabiola Gianotti, director general la CERN și fost lider al organizației. unul dintre experimentele care au ajutat la descoperirea particulei Higgs în 2012, a spus The Guardian. „O parte importantă din istoria și realizările CERN este legată de el. Sunt foarte întristat și îmi va fi dor de el.”

Bosonul Higgs este o manifestare a câmpului Higgs, o entitate invizibilă care pătrunde în Univers. Interacțiunile dintre câmpul Higgs și particule ajută la furnizarea particulelor cu masă, particulele care interacționează mai puternic având mase mai mari. Modelul standard al fizicii particulelor descrie particulele fundamentale care alcătuiesc toată materia, cum ar fi quarcii și electronii, precum și particulele care mediază interacțiunile lor prin forțe precum electromagnetismul și forța slabă. În anii 1960, teoreticienii au extins modelul pentru a încorpora ceea ce a devenit cunoscut sub numele de mecanismul Higgs, care furnizează multe dintre particule cu masă. O consecință a versiunii modelului standard a bosonului Higgs este că ar trebui să existe o particulă purtătoare de forță, numită boson, asociată cu câmpul Higgs.

În ciuda rolului său central în funcția Universului, drumul de a prezice existența bosonului Higgs a fost accidentat, la fel ca și procesul de descoperire a acestuia. La fel de raportate anterior, ideea bosonului Higgs a fost o consecință a studiilor asupra forței slabe, care controlează dezintegrarea elementelor radioactive. Forța slabă operează doar la distanțe foarte scurte, ceea ce sugerează că particulele care o mediază (bosonii W și Z) sunt probabil să fie masive. Deși a fost posibil să se folosească modele existente de fizică pentru a explica unele dintre proprietățile lor, aceste predicții aveau o trăsătură incomodă: la fel ca o altă particulă purtătoare de forță, fotonul, bosonii W și Z rezultați erau fără masă.

De-a lungul timpului, teoreticienii au reușit să creeze modele care includeau bosoni masivi W și Z, dar au venit invariabil cu o problemă: un partener fără masă, ceea ce ar implica o forță cu rază mai lungă. În 1964, totuși, au fost publicate în succesiune rapidă o serie de lucrări care descriau o modalitate de a scăpa de această particulă problematică. Dacă s-ar rupe o anumită simetrie în modele, partenerul fără masă ar dispărea, lăsând doar una masivă.

Prima dintre aceste lucrări, de François Englert și Robert Brout, a propus noul model în ceea ce privește teoria cuantică a câmpului; al doilea, de către Higgs (atunci 35), a remarcat că o singură cuantă a câmpului ar fi detectabilă ca o particulă. O a treia lucrare, de Gerald Guralnik, Carl Richard Hagen și Tom Kibble, a oferit o validare independentă a abordării generale, la fel ca o derivare complet independentă de către studenții din Uniunea Sovietică.

La acel moment, „Părea să existe entuziasm și îngrijorare cu privire la teoria câmpului cuantic (structura de bază a fizicii particulelor) pe atunci, unii oameni începând să o abandoneze”, a declarat David Kaplan, fizician la Universitatea Johns Hopkins, pentru Ars. „Au fost produse în mod regulat particule noi la experimentele cu accelerator, fără nicio structură teoretică reală care să le explice. Particulele Spin-1 puteau fi notate confortabil (fotonul este spin-1) atâta timp cât nu aveau o masă, dar versiunile masive erau confuze pentru oameni la acea vreme. O mulțime de oameni, inclusiv Higgs, au găsit acest truc al teoriei câmpului cuantic pentru a da particulelor de spin-1 o masă într-un mod consistent. Aceste mici trucuri se pot dovedi a fi foarte utile, dar și dă peisajul a ceea ce este posibil”.

„Nu era clar la acea vreme cum va fi aplicat în fizica particulelor”.

În mod ironic, lucrarea lui Higgs a fost respinsă de revista europeană Physics Letters. El a adăugat apoi câteva paragrafe cruciale, menționând că modelul său a prezis și existența a ceea ce cunoaștem acum ca bosonul Higgs. S-a supus lucrarea revizuită la Physical Review Letters din SUA, unde a fost acceptat. El a examinat proprietățile bosonului mai detaliat într-o lucrare de urmărire din 1966.