حقل هيغز هو المجال النظري للطاقة الذي يتخلل الكون ، وفقا للنظرية التي طرحها في عام 1964 من قبل الفيزيائي النظري الاسكتلندي بيتر هيغز. اقترح هيغز الحقل كتفسير ممكن لكيفية ظهور الجسيمات الأساسية للكون كتلةلأن النموذج القياسي لفيزياء الكم في الستينيات لم يستطع في الواقع تفسير سبب الكتلة نفسها. اقترح أن هذا الحقل موجود في كل الفضاء وأن الجسيمات اكتسبت كتلتها بالتفاعل معها.
اكتشاف حقل هيغز
رغم أنه لم يكن هناك في البداية أي تأكيد تجريبي للنظرية ، إلا أنه بمرور الوقت أصبح هذا ممكنًا باعتباره التفسير الوحيد للكتلة الذي كان ينظر إليه على نطاق واسع على أنه متسق مع بقية المعيار نموذج. وبقدر ما يبدو غريباً ، كانت آلية هيغز (كما كان يطلق عليها في بعض الأحيان اسم حقل هيغز) مقبولة عمومًا على نطاق واسع بين علماء الفيزياء ، إلى جانب بقية النموذج القياسي.
كانت إحدى نتائج النظرية أن حقل هيغز يمكن أن يظهر كجسيم ، إلى حد كبير بالطريقة التي تظهر بها الحقول الأخرى في فيزياء الكم كجسيمات. ويسمى هذا الجسيم بوسن هيغز. أصبح اكتشاف بوزون هيغز هدفًا رئيسيًا للفيزياء التجريبية ، ولكن المشكلة هي أن النظرية لم تتنبأ فعليًا بكتلة بوزون هيغز. إذا تسببت في اصطدام الجسيمات في مسرع الجسيمات بكمية كافية من الطاقة ، فيجب أن يظهر بوز هيجنز ، ولكن دون معرفة الكتلة التي كانوا يبحثون عنها ، لم يكن الفيزيائيون متأكدين من مقدار الطاقة التي ستحتاج إليها الاصطدامات.
كان أحد آمال القيادة أن يكون لمصادم هادرون الكبير (LHC) طاقة كافية لتوليد هيغز البوزونات تجريبيا لأنها كانت أقوى من أي مسرعات جزيئية أخرى تم بناؤها من قبل. في 4 يوليو 2012 ، أعلن علماء الفيزياء من LHC أنهم وجدوا نتائج تجريبية تتفق مع بوسون هيغز ، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيد هذا ولتحديد الخصائص الفيزيائية المختلفة للهيغز بوسون. لقد نمت الأدلة الداعمة لهذا الأمر ، إلى حد منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2013 لبيتر هيجز وفرانسوا إنجلرت. عندما يحدد الفيزيائيون خصائص بوسون هيغز ، سيساعدهم ذلك على فهم الخصائص الفيزيائية لحقل هيغز نفسه بشكل كامل.
براين غرين في حقل هيغز
واحد من أفضل التفسيرات لحقل هيغز هو هذا واحد من براين غرين ، تم تقديمه في 9 يوليو من برنامج PBS تشارلي روز مشاهدة، عندما ظهر في البرنامج مع الفيزيائي التجريبي مايكل تافتس لمناقشة الاكتشاف المعلن لبوز هيغز:
الكتلة هي المقاومة التي يقدمها الكائن لتغيير سرعته. كنت تأخذ البيسبول. عند رميها ، ذراعك يشعر المقاومة. لقطة ، تشعر أنك المقاومة. بنفس الطريقة بالنسبة للجزيئات. من أين تأتي المقاومة؟ وطُرحت النظرية القائلة بأن الفضاء ربما كان ممتلئًا بـ "أشياء" غير مرئية ، غير مرئية يشبه دبس "الأشياء" ، وعندما تحاول الجزيئات التحرك من خلال دبس السكر ، فإنها تشعر بمقاومة ، لزوجة. إنها تلك اللزوجة التي تأتي من كتلتها... هذا يخلق الكتلة ...
... إنها أشياء غير مرئية بعيدة المنال. أنت لا ترى ذلك. عليك أن تجد طريقة للوصول إليها. والاقتراح ، الذي يبدو أنه بدأ يؤتي ثماره ، هو أنه إذا صمدت البروتونات معًا ، جزيئات أخرى ، بسرعات عالية جدًا ، وهو ما يحدث في مصادم هادرون الكبير... أنت تغلق الجزيئات معًا بسرعات عالية جدًا ، ويمكنك في بعض الأحيان تهزهز الدبس وأحيانًا تتخلص من بقعة صغيرة من دبس السكر ، والتي ستكون جسيمًا من نوع هيغز. لذا فقد بحث الناس عن تلك البقعة الصغيرة من الجسيمات والآن يبدو أنها وجدت.
مستقبل حقل هيغز
إذا كانت النتائج من LHC تتلاشى ، فعندما نحدد طبيعة حقل هيغز ، سوف نحصل على صورة أكثر اكتمالاً لكيفية ظهور الفيزياء الكمومية في عالمنا. على وجه التحديد ، سنكتسب فهماً أفضل للكتلة ، مما قد يعطينا بدوره فهمًا أفضل للجاذبية. في الوقت الحالي ، لا يفسر النموذج القياسي للفيزياء الكمومية الجاذبية (رغم أنه يفسر الآخر تمامًاالقوى الأساسية للفيزياء). هذا التوجيه التجريبي قد يساعد الفيزيائيين النظريين على صقل نظرية الجاذبية الكمومية الذي ينطبق على عالمنا.
قد يساعد الفيزيائيون حتى على فهم المادة الغامضة في عالمنا ، والتي تسمى المادة المظلمة ، والتي لا يمكن ملاحظتها إلا من خلال تأثير الجاذبية. أو ، على الأرجح ، قد يوفر فهم أكبر لحقل هيغز بعض الأفكار حول الجاذبية التنافرية التي أظهرها الطاقة المظلمة هذا يبدو أنه يتخلل عالمنا الذي يمكن ملاحظته.