Något om Higgs
I standardmodellens barndom så upptäckte man snart ett teoretiskt problem, nämligen att alla partiklar beskrev som masslösa. Partiklarna skapades av fält och kunde bara få sin massa från dessa fält, men om man tillskrev fälten massa så skapades oändliga värden i teorierna, som man inte ville ha och inte kunde göra sej av med. Men om partiklarna inte kunde få sin massa från sina fält, var kom den då ifrån?
1964 publicerades samtidigt tre olika arbeten som beskrev snarlika svar på problemet. Man behövde gaugeteori, ett spontant symmetribrott och ett extra fält.
Genom gaugeteori kan masslösa partiklar under lokala omständigheter uppvisa massa. Denna massa är dock inte gaugesymmetrisk eftersom den bara finns enligt vissa gaugeteorier.
Det extra fältet, higgsfältet, ger alla partiklar deras massa, som fältet innehåller i form av energi. Utan higgsfältet så skulle alla partiklar vara masslösa och ständigt flyga med ljushastighet. Vid tillräckligt hög temperatur så är alla partiklar tydligen masslösa men när temperaturen sjunker tillräckligt mycket så inträder ett symmetribrott och nya partiklar skapas som överför higgsfältets energi till andra partiklar i form av massa.
Ett spontant symmetribrott kan liknas vid övergången mellan fast och flytande vatten. Partiklarna och naturlagarna är identiska men vid en kontinuerlig förändring av en parameter, temperaturen, så sker vid en punkt en slags plötslig kvalitativ skillnad. (Jag har inte sett att detta kan kallas för ett bokstavligt exempel på ett symmetribrott, utan det ska bara tas som en liknelse.)
När temperaturen är tillräckligt hög så är den elektriska och den svaga kraften identiska, den elektrosvaga kraften, och de splittras först upp vid lägre temperaturer i ett symmetribrott.
Higgsmekanismen innebär att "Goldstone-bosoner" ger massa till W och Z-bosonerna, som står för den svaga kärnkraften. Vanliga materiapartiklar, fermioner, får antagligen sin massa från higgsfältet via någon "yukawa-coupling". Goldstonebosoner ska egentligen vara masslösa och om de uppvisar massa så kallas de pseudogoldstonebosoner. Jag tror att higgsbosonen kan ses som en pseudogoldstoneboson, men det är oklart.
Fotonen, som är den kraftbärande bosonen mellan elektroner, är masslös, interagerar inte alls med higgsfältet och färdas i ljushastighet.
Higgsbosonen har inget spinn, ingen elektrisk laddning, ingen antipartikel, ingen färgladdning, är chiralitetssymmetrisk och är ca 133 gånger tyngre än protonen. (Man kan även säga att den överför en 133-del av sin massa till protonen).
Pga av att den är mycket stor och interagerar med det mesta så faller den sönder mycket snabbt. Det krävs mycket energi för att skapa den och sedan så finns den inte speciellt länge. Den är därför svår att påvisa. Genom ett otal experiment lyckades man samla tillräckligt många partiklar som såg ut som spår av sönderfallande higgsbosoner.
Det är ännu inte avgjort om den är elementär eller består av mindre beståndsdelar.
Även om higgsfältet bara skapades för att förklara massa så tittar man även på om det inte skulle kunna förklara såna saker som mörk energi och mörk materia också.
Från början av 70-talet så blev "Higgs" den populära benämningen på detta teorikomplex, trots att många andra teoretiker har varit inblandade. Higgslösningen brukar kallas den enklaste lösningen på problemet med partiklarnas massa, men det finns flera andra tänkbara alternativ. "Enklaste lösningen" brukar ju ofta betyda "förändrar redan existerande teorier så lite som möjligt."
Det finns flera möjliga varianter av higgsteori, med flera olika sorters higgsbosoner m.m. Det finns även helt annorlunda teorer som t.ex saknar higgsboson helt. Vissa av dessa alternativ är t.o.m. förenliga med higgsbosonen, men säger sej ge mera grundläggande lösningar. Jag ska titta lite på alternativen.
En bortglömd föregångare tycks vara Ernst Stueckelberg.