Professor Peter Higgs står framför ett fotografi av Large Hadron Collider på Science Museums "Collider" -utställning den 12 november, 2013, i London, England. Foto av Peter Macdiarmid/Getty Images I juli 2012, meddelandet kom att Large Hadron Collider hade hittat bevis för Higgs boson. Forskare jublade. Forskare applåderade. Fysiker grät. Hardcore -fans av LHC grät, för, men alla andra stod mestadels runt kaffebryggaren på jobbet och sa, "Så, vi kan resa genom tiden nu, höger?"
Från bara en glimt av den andfådda mediatäckningen och bilderna av fysiker i Schweiz som poppar champagne, lekmannen kunde lätt räkna ut att det var en stor affär att hitta Higgs. Men exakt vad Big Deal hade att göra med våra små liv var lite knepigare att svara på. Exakt vad betyder det, ur praktisk mening?
Först, låt oss etablera en liten bakgrund om Large Hadron Collider (LHC) och experimenten i allmänhet, som genomfördes vid Europeiska organisationen för kärnforskning. (Vi identifierar det med förkortningen CERN, vilket ärligt talat är meningsfullt om du går efter det gamla namnet på organisationen och pratar franska.) I ett nötskal, LHC accelererar protoner till nästan ljusets hastighet och kraschar dem sedan tillsammans. Kollisionen skapar inte en Big Bang, men en Teeny Tiny Bang - en extremt liten version av hur det var sekunder efter att universum började.
I de stunderna direkt efter att protonerna krossat ihop, de studsar inte bara av varandra. Energin från den resulterande explosionen gör att vi kan se mycket tyngre partiklar. De är extremt flyktiga, och de förfaller till ännu andra partiklar i mikrosekunder. Men det är de små bitarna av skräp som kan börja svara på stora stora fysiska frågor. Higgs boson är en sådan partikel, och det fick forskare på knä.
Higgs boson "förklarar" inte fysiken, det är inte heller nyckeln till att förstå universum. Om fysiken var ett gigantiskt pussel, att hitta Higgs kan hjälpa oss att fastställa att det finns en bild av en båt i pusslet - men det passar fortfarande inte ihop alla bitar, eller till och med meddela oss om båten är föremål eller hur många bitar det finns. Kanske verkar det lite antiklimaktiskt för något som ibland kallas "Guds partikel, "vilket kan förklara varför fysiker hör termen och tårar. Higgs kan bara vara den viktigaste fysiska upptäckten i vår generation, men det betyder inte att vi har kommit på varför vi är här eller vad som har ansvaret.
Men nog om vad Higgs inte är. Låt oss gå in på de häftiga saker som Higgs berättar för oss, innan vi går in på de praktiska "användningsområden" som kan komma från dess upptäckt.
Det mest uppenbara svaret på vad Higgs hittills har gjort för oss är att det ger bevis för att Higgs -fältet finns. Och innan du rynkar pannan klaga bittert över det där svaret, och bjud in oss att gå med i din tautologiklubb, hör oss. Fysiker hade länge kämpat för att förklara varför deras ekvationer bara var vettiga om vissa partiklar inte hade någon massa - när, faktiskt, partiklarna i fråga hade en observerbar massa.
Deras teori var att Higgs -fältet fanns:en soppa av Higgs -bosoner som gav massa till elementära partiklar. Det är inte så att bosonerna matade partiklarna med mycket stärkelse och fett; det var att fältet självt - som genomsyrar universum - fick partiklarna att röra sig långsammare, låta dem klumpa ihop sig och skapa materia. Tänk på en marmor som piskar snabbt runt en lutad kakform. Lägg ett tjockt lager mjöl i pannan, och plötsligt mår marmorn genom kornen när det går.
Du kanske ser varför den här lösningen var tilltalande. De vackra ekvationerna behövde inte förändras, eftersom partiklarna fortfarande kan vara masslösa och samtidigt erkänna att de gjorde det, faktiskt, få massa på något sätt.
Här kom teorin och experimentet samman. Genom att bryta isär protonerna för att studera en Big Bang-liknande händelse, forskare kunde hitta en partikel som agerade ungefär som de förutspådde att Higgs skulle. Med andra ord, under en period kunde vi bara generöst kalla en delad sekund, fysiker kunde se lite av skräpet från explosionen efter en viss väg som indikerade att dess beteende var annorlunda än de kända partiklarna. Den hade ett massa- och förfallningsmönster som fick den att sticka ut i en rad möjliga Higgs -misstänkta.
Som vi sa tidigare, Att hitta Higgs -bosonen innebar främst att vi nu hade bevis för Higgs -fältet. (Trots allt, du måste ha minst ett sandkorn för att bevisa att det finns en strand.) Och att bevisa att Higgs -fältet finns var ett stort steg för att förklara hur universum får massa.
Även om det är viktigt att komma ihåg att Higgs bara ger massa till elementära partiklar som elektroner och kvarkar, det betyder inte att det är samma sak för dig och mig [källa:CERN]. Kärnan i saken är detta:Utan Higgs existens, universum skulle inte kunna bilda atomer och molekyler. Istället, elektroner och kvarker skulle helt enkelt blinka förbi med ljusets hastighet, som fotoner. De skulle aldrig kunna bilda någon form av sammansatt material. Så universum skulle vara masslöst. Vi skulle inte existera, och inte heller någonting i någon form som vi känner igen.
Att hitta Higgs går också långt för att förklara varför standardmodellen - den främsta teorin om fysik, som beskriver de minsta bitarna i universum - är korrekt. Varje partikel som förutses i standardmodellen hade hittats, minus Higgs. Så, att upptäcka Higgs går långt för att bekräfta att teorin är på rätt spår.
Men, minns du vad vi sa om att bara ha en idé om ämnet i vårt pussel? Genom att komplettera standardmodellen kan vi få ihop fler pusselbitar, men det betyder inte att färdigställa själva pusslet. Det beror på att standardmodellen inte ger oss någon beskrivning av gravitationen, det svarar inte heller på några av våra frågor om mörk materia och mörk energi - och de står för hela 96 procent av vårt universum [källa:Jha]. Att helt enkelt säga att vi har kommit på att Higgs existerar - vilket bekräftar standardmodellen - ger oss egentligen inte mycket mer än en hel massa nya idéer om vad som finns bortom det.
Ännu värre, en av dessa idéer - supersymmetri - tar snabbt slut på ånga, på grund av Higgs -upptäckten. Supersymmetri säger att varje grundläggande partikel har en superpartner som förenar kraft och materia och kan till och med vara grunden för mörk materia eller energi. Tyvärr, LHC hittar inte dessa superpartners när förutsägelserna indikerar att det borde kunna upptäcka dem [källa:Jha]. Så en praktisk "användning" av Higgs är att det bara kan leda till att forskare måste tänka om teorier som går utöver standardmodellen.
Men känn dig inte som om du är lyckans dumma ännu. Kom ihåg det, när elektromagnetiska vågor först upptäcktes på 1800 -talet, vi visste inte att de så småningom skulle hjälpa oss att lyssna på basebollspelet, ta en fryst burrito eller låt oss stirra på våra iPhones hela dagen. Även om upptäckten av Higgs kanske inte har några märkbara applikationer ännu, de kan bara vara en "Eureka!" bort.
Jag skulle vilja tro att upptäckten av Higgs verkligen gör mer än att bara bekräfta standardmodellen. Det vore coolt om vi hittade ett sätt för Higgs att, säga, lägga massa till andra saker vi tror behöver lite bulk. Som för tunna marinara såser. Allt är möjligt!
