Higsa lauks ir teorētiskais enerģijas lauks, kas caurstrāvo Visumu saskaņā ar teoriju, kuru 1964. gadā izvirzīja skotu teorētiskais fiziķis Pīters Higss. Higss ieteica lauku kā iespējamu izskaidrojumu tam, kā radās Visuma pamatdaļiņas masa, jo 1960. gados kvantu fizikas standarta modelis faktiski nespēja izskaidrot pašas masas iemeslu. Viņš ierosināja, ka šis lauks pastāv visā telpā un ka daļiņas iegūst masu, mijiedarbojoties ar to.
Higsa lauka atklāšana
Lai arī sākotnēji teorētiski nebija eksperimentāla apstiprinājuma, laika gaitā to nācās redzēt kā vienīgais masas skaidrojums, kuru plaši uzskatīja par atbilstošu pārējam standartam Modelis. Cik savādi, kā likās, Higsa mehānisms (kā dažreiz sauca Higsa lauku) tika plaši pieņemts arī fiziķu vidū, tāpat kā pārējais standarta modelis.
Viena no teorijas sekām bija tā, ka Higsa lauks varēja izpausties kā daļiņa, līdzīgi kā citi lauki kvantu fizikā izpaužas kā daļiņas. Šo daļiņu sauc par Higsa bozonu. Higsa boza noteikšana kļuva par galveno eksperimentālās fizikas mērķi, taču problēma ir tā, ka teorija faktiski neparedzēja Higsa boza masu. Ja jūs izraisījāt daļiņu sadursmes daļiņu paātrinātājā ar pietiekami daudz enerģijas, Higsa bozonam vajadzētu izpausties, bet nezinot meklēto masu, fiziķi nebija pārliecināti, cik daudz enerģijas vajadzēs, lai nokļūtu sadursmes.
Viena no cerīgajām cerībām bija, ka lielajam hadronu sadursmei (LHC) būs pietiekami daudz enerģijas, lai ģenerētu Higgu bozonus eksperimentāli, jo tas bija jaudīgāks nekā jebkurš cits daļiņu paātrinātājs, kas iepriekš tika uzbūvēts. LHC fiziķi 2012. gada 4. jūlijā paziņoja, ka ir atraduši eksperimenta rezultātus, kas atbilst Higsa bozonam, lai gan tas jāapstiprina un jānosaka dažādas Higsa fizikālās īpašības, nepieciešami turpmāki novērojumi bozons. Pierādījumu to atbalstam ir pieaudzis tiktāl, ciktāl 2013. gada Nobela prēmija fizikā tika piešķirta Pēterim Higsam un Fransuā Englertam. Tā kā fiziķi nosaka Higsa boza īpašības, tas viņiem palīdzēs pilnīgāk izprast paša Higsa lauka fizikālās īpašības.
Braiens Greēns uz Higsa lauka
Viens no labākajiem Higsa lauka skaidrojumiem ir Braiena Grīna paskaidrojums, kas tika prezentēts PBS 9. jūlija epizodē. Čārlija Rozes šovs, kad viņš parādījās programmā kopā ar eksperimentālo fiziķi Maiklu Tuftu, lai apspriestu paziņoto Higsa boza atklājumu:
Masa ir pretestība, ko objekts piedāvā, mainot ātrumu. Jūs lietojat beisbolu. To iemetot, tava roka izjūt pretestību. Šāviens, jums liekas, ka pretošanās. Tādā pašā veidā daļiņām. Kur rodas pretestība? Un tika izvirzīta teorija, ka, iespējams, telpa bija piepildīta ar neredzamu "lietu", ar neredzamu melasei līdzīgi "sīkumi", un, kad daļiņas mēģina izkustēties caur melasi, tās izjūt pretestību, a lipīgums. Viņu masa nāk no tā lipīguma. Tas rada masu ...
... tas ir nenotverams neredzams sīkums. Jūs to neredzat. Jums ir jāatrod veids, kā tai piekļūt. Un priekšlikums, kas tagad, šķiet, nes augļus, ir tas, ja jūs kopā, ļoti lielā ātrumā, sašaujat protonus un citas daļiņas, kas notiek tieši lielajā hadronu sadursmē... jūs sadedzināt daļiņas kopā ar ļoti lielu ātrumu, dažreiz jūs varat jigt melasi un dažreiz izsvītrot nelielu melases plankumu, kas būtu Higsa daļiņa. Tātad cilvēki ir meklējuši šo mazo daļiņu plankumu, un tagad izskatās, ka tas ir atrasts.
Higsa lauka nākotne
Ja rezultāti no LHC netiks iegūti, tad, nosakot Higsa lauka raksturu, mēs iegūsim pilnīgāku priekšstatu par to, kā kvantu fizika izpaužas mūsu Visumā. Konkrētāk, mēs iegūsim labāku izpratni par masu, kas, savukārt, var dot mums labāku izpratni par smagumu. Pašlaik kvantu fizikas standarta modelī nav ņemts vērā smagums (lai gan tas pilnībā izskaidro otru)fizikas pamat spēki). Šīs eksperimentālās vadlīnijas var palīdzēt teorētiskajiem fiziķiem pilnveidot teoriju kvantu gravitācija kas attiecas uz mūsu Visumu.
Tas var pat palīdzēt fiziķiem izprast noslēpumaino matēriju mūsu Visumā, ko sauc par tumšo matēriju, kuru nevar novērot, izņemot ar gravitācijas ietekmes palīdzību. Vai, iespējams, labāka Higsa lauka izpratne var sniegt nelielu ieskatu atgrūdošajā smagumā, ko demonstrē tumšā enerģija kas, šķiet, caurstrāvo mūsu novērojamo Visumu.