Higgs boson là gì?

John Ellis, nhà vật lý lý thuyết, trả lời câu hỏi "Higgs boson là gì?" nhằm chuẩn bị cho buổi họp báo nối tiếp seminar về kết quả của LHC 2012 về nghiên cứu về Higgs boson, vào ngày 4/7/2012 tại CERN. Chi tiết có tại

http://cern.ch/press/PressReleases/Releases2012/PR16.12E.html

[video cũng có thể truy cập thông qua https://cdsweb.cern.ch/record/1458922]

Hạt Higgs là gì?

Từ năm 1964 chúng ta đã có một khái niệm

đưa ra bởi Englert, Brout, và Higgs

rằng không gian trống rỗng như một khoảng trung chuyển

mà khi các hạt di chuyển qua khoảng trung chuyển này

một số hạt trong đó tương tác với khoảng đã nêu,

còn một số thì không.

Những hạt mà tương tác với khoảng này,

chúng thu được khối lượng,

và những hạt mà đi qua nó mà không cần tiếp xúc,

là những hạt không khối lượng.

Hãy xét một trường hợp tương tự:

Hãy tưởng tượng một sân rộng vô hạn chứa đầy tuyết

mở rộng khắp cả vũ trụ,

bằng phẳng, trống không, vươn ra ở mọi hướng,

có lẽ từ giữa Siberia.

Bây giờ hãy tưởng tượng rằng bạn đang cố gắng để vượt qua

sân tuyết này.

Vì vậy có lẽ bạn là một người trượt tuyết,

và bạn lướt trên tuyết,

điều này giống như một hạt

không tương tác với trường Higgs,

nó không lún vào tuyết mà lướt đi rất nhanh.

Giống như một hạt với không khối lượng đi di chuyển với tốc độ ánh sáng.

Nhưng có lẽ bạn chỉ có giày đi tuyết,

trong trường hợp đó bạn bị lún vào trường tuyết Higgs,

bạn có tốc độ chậm hơn người trượt tuyết,

chậm hơn vận tốc ánh sáng.

Giống như một hạt với khối lượng, bởi vì bạn

kết nối, tương tác, với trường tuyết Higgs.

Và cuối cùng nếu bạn chỉ đi bốt,

bạn sẽ chìm sâu vào tuyết,

bạn sẽ đi rất rất chậm,

giống như một hạt với một khối lượng lớn.

Vì vậy, nghĩ về trường Higgs này như là

sân tuyết có tầm rộng lớn như vũ trụ.

Vậy thì, các hạt Higgs boson từ đâu tới?

Chúng ta đều biết tuyết làm từ gì phải không nào?

Bởi các bông tuyết.

Trường Higgs cũng giống như vậy,

được tạo bởi các hạt quanta siêu nhỏ,

những quanta này như bông tuyết, đó là những gì chúng tôi gọi là Higgs boson.

Higgs boson có nhiệm vụ tạo nên khối lượng

cho tất cả các hạt sơ cấp khác.

Nếu bạn nhìn vào các phương trình cơ bản

của mô hình chuẩn, như được viết trên T-shirt của tôi,

chúng đang rất đối xứng, theo cách mà

tất cả các hạt khác nhau xuất hiện là như nhau.

Ít nhất ở hai dòng đầu không có gì

để phân biệt các hạt có khối lượng khác nhau.

Tuy nhiên, đối xứng này phải bị phá vỡ,

các hạt electrons nhẹ hơn các hạt muon,

hạt top quark nặng hơn rất nhiều

so với các hạt quark tạo thành hạt nhân thường thấy.

Vì vậy,hai dòng trên cùng, hai dòng đối xứng,

không thể là tất cả,

phải có một cái gì đó để phân biệt,

phân biệt, giữa các loại khác nhau của hạt.

Và đó là công việc của Higgs boson,

đó là công việc của hai dòng dưới cùng.

Tùy thuộc vào cách các loại khác nhau của hạt quark

hoặc electron và muon,

tùy thuộc vào cách chúng kết nối tới trường Higgs, tới Higgs boson,

chúng tôi tin rằng chúng nhận được khối lượng khác nhau.

Sự đối xứng giữa những hạt bị phá vỡ.