Peter Higgs a fost unul dintre cei mai mari fizicieni. El a schimbat înţelegerea elementelor de bază ale universului

Peter Higgs, care a dat numele particulei subatomice cunoscută sub numele de bosonul Higgs, a murit la vârsta de 94 de ani. A fost întotdeauna un om modest, mai ales dacă ţinem cont că fost unul dintre cei mai mari fizicieni din domeniul fizicii particulelor elementare care studiază blocurile de construcție ale materiei.

În 1964, la câțiva ani după ce a sosit de la Londra pentru a ocupa un post la Universitatea din Edinburgh, Higgs a citit o lucrare a fizicianului teoretician american Philip Anderson. La acea vreme, fizicienii nu aveau o teorie despre modul cum dobândesc masă particulele subatomice. Masa poate fi descrisă ca fiind cantitatea totală de materie dintr-un obiect, în timp ce greutatea este forța gravitației care acționează asupra unui obiect.

Lucrarea lui Anderson a arătat că particulele pot avea masă. Atunci când un sistem, cum ar fi două particule subatomice diferite, se schimbă, fizicienii îl descriu uneori ca având „simetrie ruptă”. Acest lucru poate duce la apariția unor noi proprietăți.

În timpul unei plimbări în Scottish Highlands, lui Higgs i-a venit ideea vieții sale. El și-a dat seama exact cum să aplice ruperea de simetrie, despre care citise în lucrarea lui Anderson, unui grup important de particule numite bosoni gauge. Aceasta ar putea explica modul în care blocurile de construcție ale materiei dobândesc masa.

Alte două grupuri de fizicieni au avut aceeași idee cam în același timp: Robert Brout și François Englert la Bruxelles și Carl Hagen, Gerald Guralnik și Tom Kibble la Imperial College London.

O gândire ulterioară

Contribuția cheie distinctivă a lui Higgs (dezvoltată ulterior) a fost prezicerea existenței unei noi particule masive rezultată din procesul pe care l-a elaborat în Highlands. Această particulă avea să-i poarte mai târziu numele: bosonul Higgs.

Cred că lui Higgs nu i-a plăcut că acest mecanism de rupere a simetriei a fost uneori denumit „mecanismul Higgs”. El întotdeauna a subliniat contribuția tuturor celorlalți fizicieni și a preferat termenul: „Mecanismul Anderson-Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble”.

Higgs ținând un discurs la gala Nobel din 2013. Credit: Henrik Montgomery

În următoarele câteva decenii a devenit evident cât de importantă a fost contribuția acestor oameni de știință la înțelegerea fizicii particulelor, mai ales pentru că particula numită după Higgs s-a dovedit a fi atât de dificil de detectat. Mai multe acceleratoare de particule au fost construite pentru a sonda limitele cunoștințelor noastre în fizică.

Fizicienii au explorat și testat cea mai larg acceptată teorie privind modul cum particulele fundamentale (cele care nu pot fi descompuse în alte particule) și forțele fundamentale interacționează: Modelul Standard.

S-a dovedit că Modelul Standard rezistă în aproape toate condițiile. Singurul ingredient care lipsea, care nu fusese încă descoperit de un accelerator de particule, era particula masivă prezisă de Higgs.

Frustrarea față de cât de evaziv s-a dovedit bosonul Higgs l-a determinat pe fizicianul Leon Lederman, laureat al premiului Nobel, să îl denumească „o particulă afurisită”. Ulterior, bosonul Higgs a fost denumit „Particula lui Dumnezeu”.

A durat 48 de ani și a fost nevoie de cel mai puternic accelerator de particule construit vreodată, Large Hadron Collider (LHC), pentru a găsi în sfârșit dovezi că Higgs și colegii săi au avut dreptate.

CERN, organizația care operează LHC, a anunțat că fizicienii au descoperit aproape sigur particula pe 4 iulie 2012.

Experimente ulterioare au confirmat că aceasta a fost într-adevăr particula prezisă de Higgs. Cu toate acestea, atunci când a venit timpul ca premiul Nobel pentru fizică să fie anunțat în octombrie 2013, Higgs a ieșit la plimbare în loc să stea lângă telefon.

A fost nevoie de LHC pentru a descoperi bosonul Higgs. Credit: Laurent Gillieron/EPA

O „a cincea forță” a naturii

Au trecut mai bine de zece ani de la descoperirea bosonului Higgs. E o mare diferență între a avea doar o teorie în care (aproape) toată lumea crede și, în sfârșit, a avea dovezi că aceasta reprezintă, de fapt, o bună descriere a naturii.

Nu sunt sigur dacă se înțelege pe deplin importanţa muncii lui Higgs și a colegilor săi.

Această teorie echivalează cu descoperirea unei noi interacțiuni între particule, numită interacţiunea Yukawa, care este în esență o „a cincea forță” a naturii și care se adaugă la forța gravitațională, forța electromagnetică, forța nucleară tare și forța nucleară slabă.

Peter Higgs. Credit: Andy Rain/EPA Images

Există, totuși, multe alte întrebări de rezolvat. Doar 4% din univers este alcătuit din materia pe care o putem vedea. Restul este materie întunecată și energie întunecată a căror natură încă nu o înțelegem.

Există chiar și un calcul teoretic conform căruia bosonul Higgs este crucial pentru stabilitatea universului.

Consiliul CERN tocmai a analizat progresul unui studiu de fezabilitate privind construirea lui Future Circular Collider, un alt accelerator de particule ce va succeda LHC și care va avea ca scop să răspundă la multe întrebări restante despre natura universului, dacă va fi aprobat.

Traducere după Peter Higgs was one of the greats of particle physics. He transformed what we know about the building blocks of the universe