The Discovery of the Higgs Energy Field

Het Higgs-veld is het theoretische veld van energie dat het universum doordringt, volgens de theorie uit 1964 van de Schotse theoretisch fysicus Peter Higgs. Higgs suggereerde het veld als een mogelijke verklaring voor hoe de fundamentele deeltjes van het universum massa kregen, omdat het standaardmodel van de kwantumfysica in de jaren zestig de reden voor massa zelf niet kon verklaren. Hij stelde voor dat dit veld overal in de ruimte bestond en dat deeltjes hun massa bereikten door ermee te interageren.

Ontdekking van het Higgs-veld

Hoewel er aanvankelijk geen experimentele bevestiging voor de theorie was, werd deze na verloop van tijd gezien als de enige verklaring voor massa die algemeen werd gezien als consistent met de rest van het standaardmodel. Hoe vreemd het ook leek, het Higgs-mechanisme (zoals het Higgs-veld soms werd genoemd) werd algemeen aanvaard door natuurkundigen, samen met de rest van het standaardmodel.

Een gevolg van de theorie was dat het Higgs-veld zich als een deeltje kon manifesteren, net zoals andere velden in de kwantumfysica zich als deeltjes manifesteren. Dit deeltje wordt het Higgs-boson genoemd. Het detecteren van het Higgs-boson werd een belangrijk doel van de experimentele fysica, maar het probleem is dat de theorie niet echt de massa van het Higgs-boson voorspelde. Als je deeltjesbotsingen in een deeltjesversneller met voldoende energie veroorzaakte, zou het Higgs-boson zich moeten manifesteren, maar zonder de massa te kennen waarnaar ze op zoek waren, wisten fysici niet zeker hoeveel energie er in de botsingen zou moeten gaan.

Een van de drijfveren was dat de Large Hadron Collider (LHC) voldoende energie zou hebben om experimenteel Higgs-bosonen te genereren, omdat deze krachtiger was dan alle andere deeltjesversnellers die eerder waren gebouwd. Op 4 juli 2012 hebben fysici van de LHC aangekondigd dat ze experimentele resultaten hebben gevonden die consistent zijn met het Higgs-boson, hoewel verdere observaties nodig zijn om dit te bevestigen en om de verschillende fysische eigenschappen van het Higgs-boson te bepalen. Het bewijs ter ondersteuning hiervan is gegroeid, in die mate dat de Nobelprijs voor natuurkunde 2013 werd toegekend aan Peter Higgs en Francois Englert. Aangezien fysici de eigenschappen van het Higgs-boson bepalen, zal het hen helpen de fysische eigenschappen van het Higgs-veld zelf beter te begrijpen.

Brian Greene op het Higgs-veld

Een van de beste verklaringen voor het Higgs-veld is deze van Brian Greene, gepresenteerd op de aflevering van 9 juli van PBS ' Charlie Rose Show, toen hij op het programma verscheen met experimentele fysicus Michael Tufts om de aangekondigde ontdekking van het Higgs-boson te bespreken:

Massa is de weerstand die een object biedt om zijn snelheid te laten veranderen. Je neemt een honkbal. Als je het gooit, voelt je arm weerstand. Een shotput, je voelt die weerstand. Op dezelfde manier voor deeltjes. Waar komt het verzet vandaan? En de theorie werd naar voren gebracht dat de ruimte misschien was gevuld met een onzichtbaar "spul", een onzichtbaar melasse-achtig "spul", en wanneer de deeltjes door de melasse proberen te bewegen, voelen ze een weerstand, een plakkerigheid. Het is die plakkerigheid waar hun massa vandaan komt ... Dat creëert de massa ...

... het is een ongrijpbaar onzichtbaar spul. Je ziet het niet. Je moet een manier vinden om er toegang toe te krijgen. En het voorstel, dat nu vruchten lijkt af te werpen, is dat als je protonen tegen elkaar slaat, andere deeltjes, met zeer, zeer hoge snelheden, wat er gebeurt bij de Large Hadron Collider ... je de deeltjes tegen elkaar slaat met zeer hoge snelheden, je kunt soms schud je de melasse heen en weer en haal je soms een klein stukje van de melasse weg, wat een Higgs-deeltje zou zijn. Dus mensen hebben gezocht naar dat kleine stipje van een deeltje en nu lijkt het erop dat het is gevonden.

De toekomst van het Higgs-veld

Als de resultaten van de LHC uitkomen, krijgen we een vollediger beeld van hoe de kwantumfysica zich in ons universum manifesteert als we de aard van het Higgs-veld bepalen. In het bijzonder zullen we een beter begrip van massa krijgen, wat ons op zijn beurt een beter begrip van zwaartekracht kan geven. Momenteel houdt het standaardmodel van de kwantumfysica geen rekening met zwaartekracht (hoewel het de andere fundamentele krachten van de fysica volledig verklaart). Deze experimentele begeleiding kan theoretische fysici helpen om een ​​theorie van kwantumzwaartekracht aan te scherpen die op ons universum van toepassing is.

Het kan zelfs natuurkundigen helpen de mysterieuze materie in ons universum te begrijpen, donkere materie genoemd, die niet kan worden waargenomen behalve door zwaartekrachtsinvloed. Of, potentieel, een groter begrip van het Higgs-veld kan wat inzicht geven in de afstotende zwaartekracht die wordt aangetoond door de donkere energie die ons waarneembare universum lijkt te doordringen.