What is the Higgs boson?

Ο Τζον Έλλις, θεωρητικός φυσικός, απαντά στο ερώτημα "Τι είναι το μποζόνιο Higgs;" στο πλαίσιο της προετοιμασίας για τη συνέντευξη Τύπου μετά το σεμινάριο αναφορικά με τα αποτελέσματα του LHC 2012 σχετικά με την έρευνα για το μποζόνιο Higgs, στις 4 Ιουλίου, 2012 στο CERN.

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

[video also available via https://cdsweb.cern.ch/record/1458922]

Τι είναι το μποζόνιο Higgs;

Από το 1964 είχαμε αυτή την ιδέα

που διατύπωσαν οι Englert, Brout και Higgs

ότι ο κενός χώρος μοιάζει με ένα μέσο

και καθώς τα σωματίδια ταξιδεύουν
μέσα από αυτό το μέσο

ορισμένα αλληλεπιδρούν με αυτό,

και άλλα δεν αλληλεπιδρούν.

Τα σωματίδια που αλληλεπιδρούν
με αυτό το μέσο

αποκτούν μάζα,

ενώ εκείνα που περνούν μέσα από αυτόν
χωρίς να αλληλεπιδράσουν

είναι σωματίδια χωρίς μάζα.

Επιτρέψτε μου να χρησιμοποιήσω μιαν αναλογία:

φανταστείτε ένα άπειρο πεδίο από χιόνι

εκτεινόμενο σε όλο το χώρο,

επίπεδο, χωρίς ιδιαίτερα γνωρίσματα,
κινούμενο προς όλες τις κατευθύνσεις,

ίσως σαν το κέντρο της Σιβηρίας.

Φανταστείτε τώρα ότι προσπαθείτε
να διασχίσετε

αυτό το πεδίο από χιόνι.

Μπορεί να είστε σκιέρ

και να μείνετε μόνο την επιφάνεια.

Αυτό μοιάζει μ' ένα σωματίδιο

που δεν αλληλεπιδρά με το πεδίο Higgs,

δεν βυθίζεται στο χιόνι,
κινείται πολύ γρήγορα.

Μοιάζει με ένα σωματίδιο χωρίς μάζα
που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός.

Μπορεί όμως να φοράτε
μόνο παπούτσια για το χιόνι:

σ' αυτή την περίπτωση βυθίζεστε
στο πεδίο χιονιού Higgs,

κινείστε με ταχύτητα μικρότερη
από του σκιέρ

μικρότερη από την ταχύτητα του φωτός.

Αυτό μοιάζει με ένα σωματίδιο με μάζα,
επειδή

συνδέεστε, αλληλεπιδράτε με το πεδίο χιονιού Higgs.

Και αν φοράτε μόνο μπότες,

τότε βυθίζεστε βαθιά μέσα στο χιόνι,

κινείστε πάρα πολύ αργά,

και αυτό μοιάζει με ένα σωματίδιο με μεγάλη μάζα.

Σκεφτείτε το πεδίο Higgs

σαν αυτό το συμπαντικό πεδίο από χιόνι.

Από πού έρχεται λοιπόν το μποζόνιο Higgs;

Όλοι γνωρίζουμε από τι είναι φτιαγμένο το χιόνι,
εντάξει.

Είναι φτιαγμένο από νυφάδες χιονιού.

Με τον ίδιο τρόπο το συμπαντικό πεδίο χιονιού Higgs

αποτελείται από μικρά κβάντα,

τα οποία μοιάζουν με νυφάδες χιονιού:
αυτό είναι που ονομάζουμε μποζόνιο Higgs.

Η δουλειά του μποζονίου Higgs
είναι να δίνει μάζα

σε όλα τα άλλα στοιχειώδη σωματίδια.

Αν κοιτάξετε τις βασικές εξισώσεις

του Καθιερωμένου Μοντέλου,
όπως είναι γραμμένες στο μπλουζάκι μου

είναι πολύ συμμετρικές, με τέτοιο τρόπο

ώστε όλα τα διαφορετικά σωματίδια να φαίνονται το ίδιο.

Τουλάχιστον στις δύο πρώτες γραμμές
δεν υπάρχει τίποτε

να διακρίνει τα σωματίδια που έχουν
διαφορετικές μάζες για παράδειγμα.

Αλλά αυτή η συμμετρία πρέπει να σπάσει

τα ηλεκτρόνια είναι ελαφρύτερα από τα μιόνια,

το κορυφαίο κουάρκ είναι πολύ βαρύτερο

από τα κουάρκς που συνθέτουν
τους συνηθισμένους πυρήνες.

Έτσι, οι δύο πρώτες γραμμές,
οι συμμετρικές γραμμές,

δεν μπορεί να είναι το μόνο που υπάρχει,

πρέπει να υπάρχει κάτι να τις διαφοροποιήσει,

να διακρίνει, μεταξύ διαφορετικών
τύπων σωματιδίων.

Και αυτή είναι η δουλειά του μποζονίου Higgs,

αυτή είναι η δουλειά των δύο
τελευταίων γραμμών.

Ανάλογα με το πώς αυτοί οι διαφορετικοί
τύποι κουάρκ

ή το ηλεκτρόνιο και το μιόνιο,

ανάλογα με το πώς συνδέονται με αυτό
το πεδίο Higgs, το μποζόνιο Higgs,

πιστεύουμε ότι αποκτούν
διαφορετικές μάζες.

Η συμμετρία μεταξύ αυτών των σωματιδίων σπάει.