Peter Higgs transformerede, hvad vi ved om universets byggesten

Peter Higgs, som gav sit navn til den subatomare partikel kendt som Higgs-bosonen, er død i en alder af 94. Han var altid en beskeden mand, især når man tænker på, at han var en af ​​partikelfysikkens helt store - det videnskabsområde, der beskæftiger sig med byggesten af ​​stof.

I 1964, et par år efter at han ankom fra London for at tiltræde en stilling ved University of Edinburgh, læste Higgs et papir af den amerikanske teoretiske fysiker Philip Anderson. På det tidspunkt havde fysikere ikke en teori for, hvordan subatomare partikler fik deres masse. (Masse kan beskrives som den samlede mængde stof i et objekt, mens vægt er tyngdekraften, der virker på et objekt.)

Andersons papir viste, at partikler kan have masse. Når et system i fysik - såsom to forskellige subatomære partikler - bliver ændret, beskriver fysikere det nogle gange som at have "brudt symmetri." Dette kan føre til fremkomsten af ​​nye ejendomme.

Under en gåtur i det skotske højland fik Higgs sit livs idé. Han fandt ud af præcis, hvordan han skulle anvende den symmetribrud, han havde læst om i Andersons papir, på en vigtig gruppe partikler kaldet gauge-bosoner. Det ville føre til en forklaring på, hvordan stoffets byggesten opnår deres masse.

To andre grupper af fysikere havde samme idé omkring samme tid:Robert Brout og François Englert i Bruxelles, og Carl Hagen, Gerald Guralnik og Tom Kibble ved Imperial College London.

En eftertanke

Det vigtigste kendetegn ved Higgs' bidrag var, at han som en eftertanke forudsagde eksistensen af ​​en ny massiv partikel tilbage fra den proces, han havde udarbejdet i højlandet. Denne partikel skulle senere bære hans navn:Higgs-bosonen.

Jeg tror, ​​det altid har været lidt af en forlegenhed for Higgs, at denne symmetri-brydende mekanisme nogle gange blev forkortet til "Higgs-mekanismen". Han var altid hurtig til at påpege alle andres bidrag og foretrak udtrykket:"Anderson-Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble-mekanismen."

I løbet af de næste par årtier blev det klart, hvor vigtigt disse videnskabsmænds bidrag til vores forståelse af partikelfysik var - ikke mindst fordi partiklen opkaldt efter Higgs viste sig at være så uhåndgribelig. Adskillige maskiner, kaldet partikelkollidere, blev bygget til at undersøge grænserne for vores viden inden for fysik.

De udforskede og testede den mest accepterede teori for at forklare, hvordan fundamentale partikler (dem, der ikke kan nedbrydes til andre partikler) og kræfter interagerer:Standardmodellen. Og standardmodellen viste sig at holde under næsten alle forhold. Den eneste manglende ingrediens, som endnu ikke var blevet opdaget af en partikelkolliderer, var den massive partikel forudsagt af Higgs.

Frustrationen over, hvor uhåndgribelig Higgs-bosonen viste sig, fik den nobelprisvindende fysiker Leon Lederman til at give den endnu en betegnelse:"Den forbandede partikel". Denne blev efterfølgende forkortet til "Gud-partiklen".

Det ville tage 48 år og den største maskine nogensinde lavet, Large Hadron Collider (LHC), for endelig at finde beviser for, at Higgs og hans kolleger havde haft ret. Cern, organisationen, der driver LHC, meddelte, at fysikere næsten helt sikkert havde opdaget partiklen den 4. juli 2012.

Yderligere eksperimenter bekræftede, at dette faktisk var den partikel, som Higgs havde forudsagt. Men da det var tid til at offentliggøre Nobelprisen i fysik i oktober 2013, gik Higgs ud at gå en tur i stedet for at blive ved telefonen.

En 'femte naturkraft'

Det er nu mere end ti år siden opdagelsen af ​​Higgs-bosonen. Der er stor forskel på blot at have en teori, som (næsten) alle tror på, og til sidst at have beviset for, at det i virkeligheden er en god beskrivelse af naturen.

Jeg er faktisk ikke sikker på, om vi fuldt ud forstår endnu, hvad Higgs og hans kolleger har givet verden. Det svarer til opdagelsen af ​​en ny interaktion mellem partikler, som vi ikke havde set før, kaldet Yukawa-kobling. Dette er i bund og grund en "femte kraft" i naturen til at komplementere tyngdekraften, den elektromagnetiske kraft, den stærke kernekraft og den svage kernekraft.

Der er dog mange andre spørgsmål at løse. Kun 4% af universet består af det stof, vi kan se. Resten er mørkt stof og mørk energi - men vi forstår ikke naturen af ​​nogen af ​​dem. Der er endda en teoretisk beregning af, at Higgs-bosonen er afgørende for universets stabilitet.

Cern Council har netop gennemgået fremskridtene i en feasibility-undersøgelse for at bygge en maskine kaldet Future Circular Collider, som vil efterfølge LHC og har til formål at besvare mange udestående spørgsmål om universets natur, hvis den bliver godkendt. Jeg ved, hvor jeg vil lede efter svar i kolliderens data:Higgs-bosonen.

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.