Higgsin ilmiö teoretisoitiin ensimmäisen kerran vuonna 1968 PRL symmetry breaking Papersin kirjoittajien toimesta. Vuonna 1964, kolme joukkuetta kirjoitti tieteellisiä papereita, jotka ehdottivat liittyvät, mutta eri lähestymistapoja selittää, miten massa voisi syntyä paikallisten mittari teorioita.

vuonna 2013 Higgsin bosoni ja epäsuorasti Higgsin ilmiö todistettiin alustavasti Large Hadron Colliderilla (ja Higgsin bosoni löydettiin 4.heinäkuuta 2012). Vaikutus nähtiin, kun standardimallista löytyi puuttuva pala.

mittateorian (standardimallin taustalla olevan teorian) mukaan kaikkien voimaa kantavien hiukkasten tulisi olla massattomia. Heikkoa voimaa välittävillä voimahiukkasilla on kuitenkin massa. Tämä johtuu Higgsin ilmiöstä, joka rikkoo SU(2) symmetrian; (SU tarkoittaa erityistä yhtenäisyyttä, matriisin tyyppiä, ja 2 viittaa kyseessä olevien matriisien kokoon).

systeemin symmetria on systeemille tehty operaatio, kuten kierto tai siirtymä, joka jättää systeemin pohjimmiltaan muuttumattomaksi. Symmetria antaa myös säännön sille, miten jonkin pitäisi aina toimia, ellei ulkopuolinen voima toimi. Esimerkki on Rubikin kuutio. Jos otamme Rubikin kuution ja sekoitamme sen tekemällä mitä haluamme, se on yhä mahdollista ratkaista. Koska jokainen tekemämme siirto jättää Rubikin kuution edelleen ratkaistavaksi, voimme sanoa, että nämä siirrot ovat Rubikin kuution ”symmetrioita”. Yhdessä ne muodostavat niin sanotun Rubikin kuution symmetriaryhmän. Näiden liikkeiden tekeminen ei muuta palapeliä, vaan jättää sen aina ratkaistavaksi. Mutta, voimme rikkoa tämän symmetrian tekemällä jotain, kuten ottamalla kuution erilleen, ja laittamalla sen takaisin yhteen täysin väärällä tavalla. Riippumatta siitä, mitä liikkeitä nyt yritämme, kuution ratkaiseminen ei ole mahdollista. Kuution hajottaminen ja kasaaminen väärällä tavalla on ”ulkoinen voima”: ilman tätä ulkopuolista voimaa mikään, mitä teemme kuutiolle, ei tee siitä ratkaisematonta. Rubikin kuution symmetria on se, että se pysyy ratkaistavissa tekemistämme liikkeistä riippumatta, kunhan emme hajota kuutiota.

Higgsin bosoneditin luominen

tapa, jolla SU(2) symmetria katkeaa, tunnetaan ”spontaanina symmetrian katkeamisena”. Spontaani tarkoittaa sattumanvaraista tai odottamatonta, symmetriat ovat sääntöjä, joita muutetaan, ja rikkominen viittaa siihen, että symmetriat eivät ole enää samoja. Su(2) – symmetrian spontaanista rikkoutumisesta voi seurata Higgsin bosoni.

niin sanottu ”Meksikon Hattupotentiaali”

Higgsin efektin syy

Higgsin ilmiö johtuu siitä, että luonto ”pyrkii” kohti alinta energiatilaa. Higgsin ilmiö tapahtuu, koska Higgsin kentän lähellä olevat bosonit haluavat olla alimmassa energiatilassaan, ja tämä rikkoisi ainakin yhden symmetrian.

perustellakseen massan antamista massattomalle hiukkaselle tutkijat joutuivat tekemään jotain tavallisesta poikkeavaa. He olettivat, että tyhjiössä (tyhjässä avaruudessa) todella on energiaa, ja näin, jos hiukkanen, jota pidämme massattomana, joutuisi siihen, tyhjiön energia siirtyisi tuohon hiukkaseen, jolloin se saisi massan. Matemaatikko Jeffrey Goldstone todisti, että jos rikkoo symmetriaa (esimerkiksi symmetria Rubikin kuution kanssa olisi, jos toteaa, että kulmia on aina kierrettävä 0 tai 3 kertaa ollakseen ratkaistavissa (se toimii)), syntyy reaktio. Rubikin kuution tapauksessa kuutio muuttuu ratkaisemattomaksi, jos sitä rikotaan. Higgsin kentän tapauksessa syntyy jotain, joka on nimetty Jeffrey Goldstonen (ja toisen hänen kanssaan työskennelleen tutkijan Yoichiro Nambun) mukaan, Nambu-Goldstonen bosoni. Tämä on jännittynyt tai energinen muoto tyhjiö, joka voidaan graafisesti paljastaa, että yllä. Asiasta kertoi ensimmäisenä Peter Higgs.