Brout-Englert-Higgs Mekanizması
Fizikçiler 1970’lerde dört temel kuvvetten ikisi, zayıf kuvvet ve elektromanyetik kuvvet arasında çok yakın bir bağ olduğunun farkına vardılar. Bu iki kuvvet Standart Model’in temelini oluşturan bir teori ile aynı anda açıklanabilirler. Bu birliktelik durumu elektrik, manyetizma, ışık ve bazı radyoaktivite çeşitlerinin elektro-zayıf kuvvet diye bilinen bir kuvvetin temelini oluşturduklarını açıkça gösteriyor.
Birleşik teorinin temel denklemleri elektro-zayıf kuvveti ve bu kuvvetin ilgili kuvvet taşıyan parçacıkları W ve Z bozonunu tek bir hata dışında doğru bir şekilde açıklayabilmektedir. Bu hata bütün bu parçacıkların kütlesiz olduğunun ortaya koymasından kaynaklanmaktadır. Bu durum her ne kadar foton için geçerli olsa da , W ve Z bozonlarının protonun 100 katı daha fazla kütleye sahip olduğunu biliyoruz. Neyse ki, Robert Brout , François Englert ve Peter Higgs bu problemi çözen bir öneri ortaya koydular. Bugün Brout-englert- Higgs mekanizması denilen bu çözüm, W ve Z bozonlarının Higgs alanı diye adlandırılan ve evreni dolduran bir görünmez alanla etkileşmesi sonucu bu parçacıklara kütle verir.
by CERN
Big bang’den hemen sonra Higgs alanı sıfırdı , ancak evren soğuyup ve sıcaklık kritik değerin altına düştüğünde bu alan aniden ortaya çıkarak bu alanla etkilesen parçacıkların bir kütleye sahip olmasını gerektirdi. Bu alanla daha fazla etkileşen parçacıklar daha büyük bir kütleye sahiptirler. Foton gibi bu alanla hiç etkileşmeyen parçacıklar ise kütlesizdirler. Bütün temel alanlar gibi Higgs alanı da, kendisi ile ilişkili bir parçacığa sahiptir. Bu parçacık Higgs bozonu diye bilinir. Higgs bozonu bir denizin yüzeyindeki bir dalga gibi, Higgs alanının görünen kısmıdır.
Bulunması Zor Bir Parçacık
Higgs bozonunun hiç bir deney tarafından gözlenemeyerek teorinin onaylanamaması uzun yıllar boyunca bir problem olarak kaldı. 4 Temmuz 2012 yılında, Cern Buyuk Hadron Çarpıştırıcısında bulunan Atlas ve CMS deneyleri 125 GeV civarında bir kütleye sahip yeni bir parçacık gözlemlediklerini duyurdular. Bu gözlemlenen parçacığın özellikleri Higgs bozonun özellikleri ile uyuşuyor olmasına rağmen, bu parçacığın Standart Model’in öngördüğü Higgs bozonu olup olmadığını belirlemek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Standart Model’de öngörülen Higgs bozonu Brout-Englert-Higgs mekanizmasının en basit göstergesidir. Standart Model’in dışına çıkan başka Higgs bozonu çeşitleri de farklı fizikçiler tarafından öngörülmüştür. 8 Ekim 2013 yılında Nobel Fizik Ödülü, atom-altı parçacıklara kütle veren mekanizmanın teorik olarak keşfinden ve öngörülen parçacığın ATLAS ve CMS deneyleri tarafından ölçülmesinden dolayı François Englert ve Peter Higgs ‘e verildi.
by CERN
Higgs teorisi bazı parçacıkların neden çok büyük kütleye sahip olup, diğer parçacıkların sahip olmadığını açıklayan basit ve güzel bir teoridir. Ancak Higgs teorisinin öngördüğü her şey henüz deneysel olarak onaylanmadı. Bu yüzden Büyük Hadron Çarpıştırıcısı’ndaki bilim insanları Higgs bozonunu çalışmaya devam etmektedirler.
Birçok bilim insani Higgs bozonun Standart Model’in açıklayamadığı konuları anlamamıza yardımcı olacağını ümit etmektedir. Standart Model bilinen atom altı parçacıkların özelliklerini ortaya koyabilmesine rağmen, yerçekimi, evrenin genişlemesi ve evrendeki karşıt-madde varlığının madde varlığından çok daha az olması gibi konuları açıklayamamaktadır.
Fizikçiler Higgs bozonunu kullanarak bu konulara açıklık getirmeyi ümit etmektedirler. Bilim insanları özellikle, Higgs bozonun kara madde ile etkileşebileceğini ümit etmektedirler.
Kaynaklar:
- https://home.cern/science/physics/higgs-boson
- https://phys.org/news/2018-06-mass-higgs.html
- https://www.symmetrymagazine.org/article/the-secret-life-of-higgs-bosons
