Higgsboson

Higgsbosonen är en hypotetisk partikel i partikelfysikens standardmodell, som behövs för att genom Higgsmekanismen beskriva varför partiklar har massa. Den är den enda partikel inom standardmodellen som hittills inte observerats experimentellt, men det råder stor förhoppning om att kunna se den i CERNs nya partikelaccelerator LHC, som stod färdig i september 2008.

I standardmodellen har higgsbosonen en fundamental roll: Den är en komponent i higgsfältet, som genomsyrar universum och gör att både higgsbosonen själv och andra partiklar har massa. De massiva vektorbosonerna W och Z får massa genom Higgsmekanismen, medan fotonen förblir masslös. Fermioner, som elektroner och kvarkar, får massa genom Yukawakopplingar till higgsfältet.

Teoretiska överväganden

Peter Higgs (2009), en av de sex vinnarna av J.J. Sakurai-priset 2010.

Övriga fem vinnare av 2010 års APS J.J. Sakurai Pris. Från vänster till höger: Kibble, Guralnik, Hagen, Englert och Brout.

De första förutsägelserna om higgsbosonen och higgsmekanismen gjordes 1964 av den skotske fysikern Peter Higgs , och samtidigt men oberoende av Robert Brout och François Englert i Bryssel. Deras idéer byggde på tidigare resultat av Philip W. Anderson, Gerald Guralnik, Carl R. Hagen och Tom W. B. Kibble. Steven Weinberg och Abdus Salam var de första som använde higgsmekanismen för att förklara elektrosvagt symmetribrott, vilket ledde till den elektrosvaga teorin.

Higgsmekanismen bygger på spontant symmetribrott av den elektrosvaga teorins gaugesymmetri, som går under namnet SU(2)×U(1), där SU(2) och U(1) är två Liegrupper. Efter symmetribrottet återstår endast en U(1)-symmetri. Man säger därför att symmetrin bryts från SU(2)×U(1) till U(1).

I standardmodellen består higgsfältet av två neutrala och ett elektriskt laddat delfält. Av fälten hör det laddade och ett av de neutrala samman med goldstonebosoner, som saknar massa och är icke-fysikaliska. Dessa "äts" enligt higgsmekanismen av W- och Z-bosonerna och utgör efter symmetribrottet deras longitudinella polarisationskomponenter, vilka inte kan förekomma för masslösa vektorbosoner som fotonen. Det andra neutrala delfältet är higgsbosonen, som har en massa som är av samma storleksordning som massan för W och Z.

Experimentell verksamhet

Preliminära resultat från LHC utesluter att Higgsbosonen kan ha en massa mellan 130 GeV och cirka 500 GeV, men kring 125 GeV finns resultat på gränsen till signifikanta, vilka kan tolkas som en Higgsboson, men det kan ännu inte uteslutas att det bara är en statistisk fluktuation. Båda de två stora experimenten vid LHC, CMS och ATLAS får väsentligen samma resultat, inklusive samma antydningar kring 125 GeV.

Higgsbosonen i populärkulturen

Det finns många populära skildringar, där higgsbosonen tillskrivs mer eller mindre fantastiska egenskaper. Ett av de mera genomtänkta är en kommentar som fälls i förbigående i science fiction-serien Lexx. Där påpekar en figur att "fastän genomgripande kärnvapenkrig ibland förstör allt liv på planeter lika avancerade som jorden, så är det vanligare att sådana planeter blir utplånade av fysiker som försöker bestämma higgsbosonens exakta massa. I det ögonblick som massan blir känd pressas nämligen planeten omedelbart ihop till en ärtas storlek".