2012 yılı Temmuz ayında yapılan açıklamada, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın Higgs bozonu için kanıt bulduğu ortaya çıktı. Bilim adamları sevindi. Araştırmacılar alkışladılar. Fizikçiler ağladı. LHC'nin sert taraftarları da ağlamışlardı, ancak diğer herkes çoğunlukla kahve makinesini iş başında tutuyordu ve “Şimdi zaman içinde seyahat edebiliriz, değil mi?” Dedi.
Nefes kesen medya kapsamının ve İsviçre'deki fizikçilerin görüntülerinin şampanya patlamasıyla ilgili kısa bir bakışından hareketle, bu kişi, Higgs'i bulmanın Büyük Bir Fırsat olduğunu anlayabildi. Ama bu Büyük Anlaşmanın Küçük Hayatlarımızla ne ilgisi olduğunu söylemek, cevap vermesi biraz daha zordu. Tam olarak pratik anlamda ne anlama geliyor?
İlk olarak, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) ve genel olarak Avrupa Nükleer Araştırmalar Örgütü'nde yürütülen deneyler hakkında biraz bilgi sahibi olalım. (Organizasyonun eski ismine gidip Fransızca konuşursanız dürüstçe mantıklı olan CERN kısaltması ile tanımlayacağız.) Özetle, LHC protonları neredeyse ışığın hızına hızlandırır ve ardından çöker. Onları birlikte. Çarpışma bir Big Bang değil, bir Teeny Tiny Bang yaratır - evren başladıktan saniyeler sonra olduğu gibi son derece küçük bir versiyon.
Protonların bir araya gelmesinin hemen ardından o anlar, birbirlerini zıplatmazlar. Ortaya çıkan patlamadan gelen enerji, daha ağır parçacıkları görmemizi sağlıyor. Aşırı derecede uçuyorlar ve mikrosaniyelerde hala başka parçacıklara dönüşüyorlar. Ama büyük fizik sorularına cevap vermeye başlayabilen enkaz parçaları. Higgs bozonu, böyle bir parçacıktır ve bilim adamlarını dizlerine getirmiştir.
Higgs bozonu, fiziği "açıklamıyor", evreni anlamak için de anahtar değil. Eğer fizik devasa bir yapboz olsaydı, Higgs'i bulmak, bulmacanın içinde bir teknenin bir görüntüsünün bulunduğunu tespit etmemize yardımcı olabilir, ama yine de tüm parçaları birbirine uymaz, hatta teknenin konu olup olmadığını bize bildirir. ya da kaç tane parça var. Belki de bu, fizikçilerin terimleri neden ve niçin duyduklarını açıklayabilecek olan “Tanrı parçacığı” olarak adlandırılan bir şey için biraz anticlimactic gibi görünüyor. Higgs, bizim neslimizin en önemli fizik keşfi olabilir, ama neden burada olduğumuzu veya neyin sorumlu olduğunu anladığımız anlamına gelmez.
Ama Higgs'in ne için yeterli olmadı. Higgs'in bize anlattığı havalı şeylere girelim, keşfinden gelebilecek pratik “kullanımlara” girmeden önce.
Higgs'in bizim için şimdiye kadar yaptığı şeyin en açık cevabı, Higgs alanının var olduğuna dair kanıt sağlamasıdır. Ve kaşlarını çattırmadan önce, bu cevap cevabı hakkında acı bir şekilde şikayet et ve bizi totoloji klübüne katılmaya davet et, bizi duy. Fizikçiler, gerçekte parçacıkların kütlesi olmasa bile, denklemlerinin neden sadece mantıklı olduğunu açıklamak için uzun zaman uğraştılar - aslında söz konusu parçacıklar gözlemlenebilir bir kütleye sahipti.
Teorileri, Higgs alanının var olduğuydu: temel parçacıklara kütle veren Higgs bozonlarından oluşan bir çorba. Bu, bozonların parçacıkları çok miktarda nişasta ve yağ ile besliyor olmaları değil; Evrenin tamamen nüfuz ettiği alanın kendisinin - parçacıkların daha yavaş hareket etmesini sağlayarak, bir araya toplanıp maddeyi yaratmasına izin vermesiydi. Eğik bir kek tenekesinin etrafında hızla kırbaçlanan bir mermer düşünün. Tavaya kalın bir un katmanı ekleyin ve aniden mermer işçileri tahıllardan geçiyor.
Bu çözümün neden çekici olduğunu görebilirsiniz. Oldukça denklemler değişmek zorunda değildi, çünkü parçacıklar hala kütlesiz olabilirken, aslında bir şekilde kütle elde ettiklerini kabul ediyorlardı.
İşte teori ve deney bir araya geldi. Büyük Patlama benzeri bir olayı incelemek için protonları parçalara ayırarak, bilim adamları Higgs'un öngördüğü gibi hareket eden bir parçacık bulmayı başardılar. Başka bir deyişle, bir süre için sadece cömertçe bölünmüş bir saniye diyebiliriz, fizikçiler, davranışlarının bilinen parçacıklardan farklı olduğunu belirten belirli bir patikanın ardından patlamanın enkazını görebildiler. Olası Higgs Şüphelilerin bir dizisinde göze çarpan bir kütle ve çürüme modeli vardı.
Daha önce de söylediğimiz gibi, Higgs boson'unu bulmak, öncelikle Higgs alanı için kanıtımız olduğunu gösteriyordu. (Ne de olsa, bir plajın var olduğunu kanıtlamak için en az bir tane kum taneciğine sahip olmanız gerekir.) Ve Higgs alanının var olduğunu kanıtlamak, evrenin kütleyi nasıl elde ettiğini açıklamak için büyük bir adımdı.
Higgs'in sadece elektronlar ve kuarklar gibi elementer parçacıklara kütle verdiğini hatırlamak önemli olsa da, bunun sizin ve benim için hep aynı olduğu anlamına gelmez [kaynak: CERN]. Maddenin kalbi şudur: Higgs'in varlığı olmadan, evren atomlar ve moleküller oluşturamayacaktı. Bunun yerine elektronlar ve kuarklar, fotonlar gibi ışığın hızıyla yanıp sönerdi. Hiçbir zaman bir tür kompozit madde oluşturamayacaklar. Yani evren kitlesiz olurdu. Var olamayacağız, ve tanıdığımız herhangi bir biçimde bir şey yapamayacağız.
Higgs'i bulmak, aynı zamanda, evrenin en küçük parçalarını tanımlayan en önde gelen fizik teorisinin Standart Model'in neden doğru olduğunu açıklamanın uzun bir yoludur. Standart Modelde tahmin edilen her parçacık, Higgs eksi olarak bulunmuştur.Böylece, Higgs'i keşfetmek, teorinin doğru yolda olduğunu doğrulamak için çok yol kat eder.
Ancak, bilmecenin konusuyla ilgili sadece bir fikir sahibi olduğumuzu söylediğimiz şeyi hatırlıyor musunuz? Standart Modeli tamamlamak, bulmacanın daha fazla parçasını birbirine uydurmamıza izin verebilir, ancak bulmacanın kendisini bitirmek anlamına gelmez. Çünkü Standart Model bize yer çekiminin herhangi bir tanımını vermez, ayrıca karanlık madde ve karanlık enerjiyle ilgili sorularımızın hiçbirine cevap vermez - ve bu da bizim evrenimizin yüzde 96'sını oluşturur (kaynak: Jha). Öyleyse, sadece Standart Model'i onaylayan Higgs'lerin var olduğunu düşündüğümüzü söyleyelim, bunun ötesinde var olanlar hakkında bir sürü yeni fikirden çok daha fazlasını vermez.
Daha da kötüsü, bu fikirlerden biri - süpersimetri - Higgs keşfinden dolayı hızlı bir şekilde buhar tükeniyor. Süpersimetri, her bir temel parçacığın, kuvvet ve maddeyi birleştiren ve hatta karanlık madde veya enerjinin temeli olabilecek bir süper tarafa sahip olduğunu söylüyor. Maalesef, LHC, tahminlerin onları tespit edebilmesi gerektiğinde [kaynak: Jha] bu süper partileri bulamıyor. Bu yüzden Higgs'in pratik bir “kullanımı”, bilim adamlarının, Standart Modelin ötesine geçen teorileri yeniden düşünmelerine yol açabileceğidir.
Ama henüz şansın aptalı gibi hissetme. 19. yüzyılda elektromanyetik dalgalar ilk kez keşfedildiğinde, en sonunda beyzbol oyununu dinlememize, donmuş bir burritoya nükleer ses getirmemize veya iPhone'larımıza tüm gün bakmamıza yardımcı olduklarını bilmiyorduk. Higgs'in keşfi henüz henüz belli bir uygulamaya sahip olmayabilirken, sadece bir "Eureka" olabilir! uzakta.
Higgs'i keşfetmenin, Standart Modeli doğrulamaktan çok daha fazlasını yaptığına inanmak isterim. Higgs için bir yol bulsaydık, eğer topluca ihtiyaç duyduğunu düşündüğümüz diğer şeylere kitle eklersek, bu harika olurdu. Çok ince marinara sosları gibi. Her şey mümkün!