Predicțiile de câmp Higgs au câștigat Premiul Nobel pentru fizică

Predicția câmpului Higgs care conferă masă și a celebrei particule care o însoțește a câștigat Premiul Nobel pentru fizică în 2013.

Comitetul Nobel i-a selectat pe Peter Higgs de la Universitatea din Edinburgh din Scoția și François Englert de la Université Libre de Bruxelles din Belgia, care în 1964 au propus separat existența unui câmp care pătrunde în cosmos și dă masă anumitor particule elementare. Confirmarea teoriei lor a venit pe 4 iulie 2012, când cercetătorii de la cel mai puternic accelerator de particule din lume, lângă Geneva, au anunțat descoperirea bosonului Higgs.

Bosonul Higgs a fost piesa finală a modelului standard al fizicii particulelor, care cataloghează particulele și forțele universului și prezice modul în care acestea interacționează între ele.

În timp ce premiul vine la doar 15 luni după confirmarea experimentală care a captat titlul, a trecut mult timp pentru Englert, 80 de ani, și Higgs, 84 de ani. În calitate de tineri fizicieni la începutul anilor 1960, ei și-au propus în mod independent să abordeze o problemă năucitoare. Fizicienii particulelor au descoperit o grădină zoologică de particule subatomice și complexitatea forțelor care acționează asupra lor, dar nu au putut explica de ce unele particule au masă, iar altele, precum fotonii, nu.

La două luni unul de celălalt, cei doi fizicieni au propus aceeași soluție Scrisori de revizuire fizică. Ei au teoretizat existența unui câmp care a început să exercite influență la o fracțiune de secundă după Big Bang. Fotonii care transportă forța electromagnetică nu au fost afectați de câmp și, prin urmare, au fost fără masă. Dar particulele de materie au fost încetinite de câmp și au atins masa. Englert a scris o lucrare de trei pagini împreună cu colegul Robert Brout, care a murit în 2011. Lucrarea ulterioară a lui Higgs a fost lungă de o pagină și jumătate și a prezis în mod explicit bosonul Higgs, particula care este în esență un nod în câmp, oferind o țintă pentru fizicienii experimentali care caută să confirme teoria. Câteva luni mai târziu, fizicienii Gerry Guralnik, Carl Hagen și Tom Kibble au propus același domeniu.

O situație lipicioasă s-a dezvoltat în următoarele decenii: fizicienii au început să conecteze câmpul Higgs în ecuațiile lor și au făcut din bosonul Higgs piatra de temelie a modelului standard, dar nu aveau nicio dovadă că niciunul dintre ele ar exista. Fără ele, modelul standard de succes s-ar destrama.

Prima propunere detaliată de observare experimentală a bosonului Higgs a venit în 1986. Superconductorul Superconductor din Texas ar fi făcut treaba, dar finanțarea sa a fost anulată de Congres în 1993, când instalația a fost construită doar parțial. Acceleratorul de particule Tevatron din Batavia, Ill., care a funcționat din 1983 până în 2011, nu prea avea energia necesară pentru a găsi particula.

Ultima tease a venit în 2008, când Large Hadron Collider de 10 miliarde de dolari, proiectat să aibă energie mai mult decât suficientă pentru a găsi Higgs, a trebuit să se închidă pentru reparații imediat după ce a fost pornit. Mașina a revenit la viață în 2010, iar cei peste 6.000 de vânători Higgs din proiect au început să vadă mici denivelări în datele lor care sugerau existența particulei. În cele din urmă, cercetătorii LHC au anunțat că au suficiente dovezi pentru a concluziona că au descoperit o nouă particulă ale cărei proprietăți erau în concordanță cu bosonul Higgs.

De atunci, cercetătorii au stabilit că particula este într-adevăr bosonul Higgs prezis de modelul standard. Particula arată și se comportă exact așa cum spune teoria că ar trebui, cu excepția unei mase mult mai mici decât se aștepta. Fizicienii speră să folosească acest indiciu ca o rampă de lansare pentru a prezice și observa noi particule și forțe. „Masa ne spune că modelul nostru standard este incomplet”, spune Don Lincoln, membru al uneia dintre echipele LHC care a făcut descoperirea. „Trebuie să existe o fizică nedescoperită pentru a corecta acest lucru.”

Deși mulți predicatori au considerat cercetarea lui Higgs drept favoritul pentru Nobel, comitetul a durat o oră mai mult decât se aștepta înainte de a face anunțul. Secretarul comisiei Nobel pentru fizică, Lars Bergström, nu a spus de ce comisia, care a decis asupra premiului în dimineața anunțului, a avut nevoie de timp suplimentar pentru deliberare. Descoperirea bosonului Higgs ar putea primi recunoaștere în viitor. „Fiecare an este un an nou”, spune Bergström. „Nominalizarile care vor veni anul viitor ar putea foarte bine să propună experimentaliştii care au făcut de fapt descoperirea.”