Τι σκέφτεστε όταν κάνετε πεζοπορία; Πριν από 60 χρόνια το μυαλό του Πίτερ Χιγκς επεξεργαζόταν τις θεμελιώδεις αρχές της Φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων.
Ολα αυτά στη διάρκεια ενός περιπάτου σε ορεινή περιοχή και ανέπτυξε την επαναστατική θεωρία ενός συγκεκριμένου πεδίου που είναι πανταχού παρόν.
Σύμφωνα με τη θεωρία του νομπελίστα Βρετανού καθηγητή Φυσικής, που άφησε την τελευταία του πνοή στις 8 Απριλίου του 2024 σε ηλικία 94 ετών, διαφορετικά στοιχειώδη σωματίδια δημιουργήθηκαν κατά τη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης, τα οποία ήταν όλα χωρίς μάζα. Ένα κλάσμα του δευτερολέπτου αργότερα, ορισμένα σωματίδια αλληλεπίδρασαν με το πεδίο και «απέκτησαν» μάζα στη διαδικασία. Όχι όλα – για παράδειγμα, τα φωτόνια (σωματίδια φωτός) θεωρούνται χωρίς μάζα στο καθιερωμένο μοντέλο της φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Χάρη στη μάζα, υπάρχουν κουάρκ, άτομα και επομένως το σύμπαν όπως μπορούμε να το αντιληφθούμε.
Η ριζοσπαστική ιδέα του Χιγκς
Η σύλληψη του Χιγκς ήταν τόσο ριζοσπαστική, ώστε η ευρωπαϊκή επιθεώρηση Physics Letters αρνήθηκε να δημοσιεύσει το κείμενο.
Ωστόσο, ο φυσικός που γεννήθηκε το 1929 στην πόλη των ανθρακωρύχων, το Νιουκάσλ της βορειοανατολικής Αγγλίας, από σκωτικής καταγωγής μητέρα και έναν ηχολήπτη του BBC, στάθηκε πιο τυχερός με το αμερικανικό περιοδικό Physical Review Letters. Ο Χιγκς δεν ήταν ο μόνος που είχε αυτή την ιδέα, αφού την ίδια εποχή κι άλλοι φυσικοί είχαν πολύ παρόμοιες ιδέες: Οι Robert Brout και François Englert, που εργάστηκαν στις Βρυξέλλες και οι Gerald Guralnik, Carl R. Hagen και Thomas WB Kibble, που έκαναν έρευνα στο Λονδίνο.
Μέσα σε λίγες εβδομάδες, τρία άρθρα σχετικά με το θέμα εμφανίστηκαν στο Physical Review Letters. Περιγράφουν πώς τα μικροσκοπικά δομικά στοιχεία του σύμπαντος, τα σωματίδια της ύλης, αποκτούν τη μάζα τους. Για να το θέσουμε απλά, το πεδίο Higgs λειτουργεί σαν ένα κοσμικό μπουκάλι σιροπιού στο μέγεθος ολόκληρου του σύμπαντος. Καθώς τα σωματίδια κινούνται μέσα στο πεδίο, το «σιρόπι» κολλάει πάνω τους και τους δίνει τη μάζα τους.
Η ιδέα των Brout και Englert δημοσιεύτηκε πριν από εκείνη του Χιγκς επειδή την κατέθεσαν νωρίτερα. Ωστόσο, το όνομα του Χιγκς συνδέθηκε αργότερα με το ομώνυμο πεδίο. Και επειδή στην κβαντική θεωρία πεδίου η αλληλεπίδραση ενός στοιχειώδους σωματιδίου με ένα πεδίο δείχνει ένα κύμα, και κάθε κύμα σε ένα πεδίο μπορεί επίσης να περιγραφεί ως υποατομικό σωματίδιο (κινούνται σαν κύματα αλλά ανταλλάσσουν ενέργεια σαν σωματίδια), πρέπει να υπάρχει ένα αντίστοιχο σωματίδιο : Το σωματίδιο Brout-Englert-Higgs, που ανήκει στον τύπο σωματιδίων μποζονίων (σωματίδια αλληλεπίδρασης, όχι σωματίδια ύλης) κι έχει γίνει γνωστό ως μποζόνιο Χιγκς.
Η θεωρητική σύλληψη του Χιγκς επιβεβαιώθηκε μισόν αιώνα αργότερα
Η απόδειξη της θεωρίας του Χιγκς δεν ήταν εύκολη, ειδικά αφού τα σωματίδια Higgs όχι μόνον είναι μόνο υποατομικά, αλλά και πολύ ασταθή καθώς μετά τον σχηματισμό, διασπώνται αμέσως και αυτή η αποσύνθεση μπορεί να οδηγήσει σε διαφορετικά σωματίδια ως προϊόντα αποσύνθεσης. Στην αρχή, οι θεωρίες του πεδίου Higgs και του μποζονίου ήταν αμφιλεγόμενες.
Η πειραματική απόδειξη επιτεύχθηκε μόνο 48 χρόνια μετά τη δημοσίευση των επιστημονικών θεωριών. Το 2012, οι φυσικοί του ευρωπαϊκού πυρηνικού ερευνητικού κέντρου CERN κατάφεραν να ανιχνεύσουν το «νέο» μποζόνιο Χιγκς. Ο Brout είχε ήδη πεθάνει, ο Χιγκς και ο Englert είχαν αποσυρθεί από την ενεργό δράση. Το επόμενο έτος, οι δύο τελευταίοι τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής για τη θεωρία τους με τα μποζόνια Higgs.
Το βραβείο Copley ακολούθησε δύο χρόνια αργότερα. Ο πλήρης κατάλογος των βραβείων και των διακρίσεων είναι εξαιρετικά μακρύς, αλλά ο Χιγκς λέγεται ότι αρνήθηκε να αναγορευτεί «Sir» για λόγους αρχής.
