efekt Higgsa został po raz pierwszy teoretyzowany w 1968 roku przez pisarzy PRL. W 1964 trzy zespoły napisały prace naukowe, w których zaproponowano pokrewne, ale różne podejścia do wyjaśnienia, w jaki sposób masa może powstać w teoriach lokalnych.

w 2013 roku bozon Higgsa i pośrednio efekt Higgsa zostały wstępnie udowodnione w Wielkim Zderzaczu Hadronów (a bozon Higgsa został odkryty 4 lipca 2012 roku). Efekt był postrzegany jako znalezienie brakującego fragmentu standardowego modelu.

według teorii miar (teorii leżącej u podstaw Modelu Standardowego) wszystkie cząstki przenoszące siłę powinny być bezmasowe. Jednak cząstki siły pośredniczące w sile słabej mają masę. Wynika to z efektu Higgsa, który łamie symetrię SU (2); (SU oznacza specjalny unitarny, rodzaj macierzy, a 2 odnosi się do wielkości zaangażowanych macierzy).

symetria układu jest operacją wykonywaną w układzie, taką jak obrót lub przemieszczenie, która pozostawia układ zasadniczo niezmieniony. Symetria zapewnia również regułę dla tego, jak coś powinno zawsze działać, chyba że działa na nie siła zewnętrzna. Przykładem jest Kostka Rubika. Jeśli bierzemy kostkę Rubika i mieszamy ją, wykonując dowolne ruchy, nadal można ją rozwiązać. Ponieważ każdy ruch, który wykonujemy, nadal pozostawia kostkę Rubika rozwiązalną, możemy powiedzieć, że te ruchy są „symetriami” kostki Rubika. Razem tworzą coś, co nazywamy grupą symetrii sześcianu Rubika. Wykonanie któregokolwiek z tych ruchów nie zmienia układanki, zawsze pozostawiając ją do rozwiązania. Ale możemy złamać tę symetrię, robiąc coś takiego jak rozłożenie sześcianu Na części i złożenie go z powrotem w zupełnie niewłaściwy sposób. Bez względu na to, jakie ruchy spróbujemy teraz, nie jest możliwe rozwiązanie sześcianu. Rozbicie sześcianu i złożenie go z powrotem w niewłaściwy sposób jest „siłą zewnętrzną”: bez tej siły zewnętrznej nic, co robimy z sześcianem, nie czyni go nierozwiązywalnym. Symetria kostki Rubika polega na tym, że pozostaje ona rozwiązalna niezależnie od ruchów, które wykonamy, o ile nie rozłożymy kostki na części.

Tworzenie bozonu Higgsa

sposób łamania symetrii SU(2) znany jest jako „spontaniczne łamanie symetrii”. Spontaniczne oznacza przypadkowe lub nieoczekiwane, symetrie są regułami, które są zmieniane, a łamanie odnosi się do faktu, że symetrie nie są już takie same. Wynikiem spontanicznego złamania symetrii SU(2) może być bozon Higgsa.

tak zwany „potencjał meksykańskiego kapelusza”

powód efektu Higgsaedit

efekt Higgsa występuje, ponieważ natura „dąży” do najniższego stanu energii. Efekt Higgsa nastąpi, ponieważ bozony W pobliżu pola Higgsa będą chciały znajdować się w swoich najniższych Stanach energetycznych, a to złamałoby przynajmniej jedną symetrię.

aby uzasadnić nadanie masy niedoszłej cząstce bezmasowej, naukowcy byli zmuszeni zrobić coś niezwykłego. Zakładali, że próżnie (pusta przestrzeń) mają energię i w ten sposób, jeśli cząstka, którą uważamy za bezmasową, wejdzie do niej, energia z próżni zostanie przeniesiona do tej cząstki, nadając jej masę. Matematyk Jeffrey Goldstone udowodnił, że jeśli naruszysz symetrię (na przykład symetrię z kostką Rubika, jeśli stwierdzisz, że rogi muszą być zawsze obracane 0 lub 3 razy, aby były rozwiązalne (to działa)), nastąpi reakcja. W przypadku kostki Rubika, Kostka stanie się nierozwiązywalna, jeśli zostanie naruszona. W przypadku pola Higgsa powstaje coś nazwanego na cześć Jeffreya Goldstone 'a (i innego naukowca, który z nim pracował, Yoichiro Nambu), Bozon Nambu-Goldstone’ a. Jest to wzbudzona lub energetyczna forma próżni, którą można narysować pokazując, że pokazano powyżej. Zostało to po raz pierwszy wyjaśnione przez Petera Higgsa.