Zmarł Peter Higgs. Dlaczego jego "boska cząstka" jest tak istotna dla świata
W poniedziałek (08.04) zmarł wybitny brytyjski fizyk Peter Higgs, laureat nagrody Nobla za teoretyczne wyjaśnienie dlaczego cząsteczki mają masę i dlaczego mają różny rozkład masy. Odkryty dzięki niemu „bozon Higgsa” to jedno z najważniejszych znalezisk współczesnej fizyki, które ma na nasze życie większy wpływ, niż nam się wydaje.
Jak podaje The Guardian, Peter Higgs zmarł w swoim domu w Edynburgu. Większość swojej naukowej kariery pracował na tamtejszym uniwersytecie. Swoje życie poświęcił na badaniach w dziedzinie fizyki teoretycznej i to właśnie w niej zdobył swoje osiągnięcia.
Największe miało miejsce w 1964 roku, gdy Higgs wraz z Robertem Broutem i Françoisem Englertem udowodnił teoretycznie istnienie nowego pola kwantowemu a wraz z nim fundamentalnej cząsteczki, która nadaje masę innym fundamentalnym cząsteczkom. Stąd dawał odpowiedź, skąd w ogóle bierze się masa we wszechświecie. Ta specjalna cząsteczka nazwana została "bozonem Higgsa", wymiennie określaną "boską cząstką".
W latach 60. badacze fizyki teoretycznej tacy jak Higgs starali się rozwiązać tajemnice w dziedzinie kwantowej teorii pola. Powstały przy tym założenia stanowiące podstawy późniejszego tzw. Modelu Standardowego. Opierały się m.in. na założeniu symetrii w przyrodzie, gdzie właściwości fizyczne są takie same bez względu na różne zmiany. Tak jak według symetrii perfekcyjnie okrągła piłka zawsze będzie wyglądała dla nas tak samo, tak prawa natury będą takie same bez względu na to, w jaki sposób je postrzegamy.
Fizycy dzięki temu mogli rozpocząć szersze badania nad aspektami kwantowej teorii pola. Rodzące się założenia Modelu Standardowego zapewniał m.in. standardowy zapis zarówno dla elektromagnetyzmu, jak i słabej siły jądrowej. Ujednolicona w ten sposób siła to siła elektrosłaba, która determinuje rozpad atomowy pierwiastków poprzez przekształcanie protonów w neutrony — oraz jej nośników siły, cząsteczki zwane bozonami W i Z. Jednak te założenia miały poważny problem.
Według nich przy sile elektrosłabej, bozony W i Z musiałyby nie mieć masy. Zaburzałoby to dotychczas znane zasady fizyki, bo prowadziłoby np. do nieskończoności rozpadu jądra atomowego. Tak więc rozwiązanie części zagadnienia kwantowej teorii pola... okazało się przeczyć fizyce.
Rozwiązanie w 1964 zaproponowali trzej naukowcy François Englert, Robert Brout i właśnie Peter Higgs. Stworzyli teoretyczny mechanizm oparty na dwóch elementach: nowym polu kwantowym, nazwanym "polem Higgsa" oraz "sztuczki", wedle której natura spontanicznie łamała zasadę symetrii. Naukowcy założyli, że symetria jak znajduje swoje odzwierciedlenie w teorii, może zostać złamana w świecie fizycznym.
CERN porównał tę sztuczkę do ołówka stojącego na swoim czubku. W jednym momencie jest idealny, symetryczny, aby po chwili przechylić się w skierowanym kierunku, niszcząc tę symetrię. W tym teoretycznym modelu pomimo zaburzenia symetrii, prawa natury są niezmienne. Tak więc Higgs, Brout i Englert wprowadzili niestabilność do doskonałego systemu, nie łamiąc zasad.
Naukowcy zaproponowali, że od razu wraz z Wielkim Wybuchem powstało pole kwantowe, które nazwano polem Higgsa. Powstało ono w symetrycznym, ale niestabilnym układzie. W krótkim czasie jednak to pole uzyskało swoją stabilność, ale zaburzyła się jego symetria, dając masy nośnikom siły elektrosłabej, bozonom W i Z. A przynajmniej taka była pierwotna teoria.
Bo trzej naukowcy szybko odkryli, że pole Higgsa nadawało masy praktycznie każdej fundamentalnej cząsteczce we wszechświecie jak elektrony i kwarki. Te cząsteczki, które najlepiej wchodziły w interakcje z polem Higgsa, otrzymywały większą masę. Stąd masę brały cząsteczki składające się na gwiazdy, planety czy nas - ludzi.