Kita semua tahu dan mencintai bos Higgs - yang bagi chagrin fisikawan telah keliru ditandai di media sebagai "partikel Tuhan" - sebuah partikel subatomik yang pertama kali ditemukan di Large Hadron Collider (LHC) pada tahun 2012. Partikel itu adalah bagian dari bidang yang menembus semua ruang-waktu; ia berinteraksi dengan banyak partikel, seperti elektron dan quark, memberikan partikel-partikel itu massa, yang cukup keren.
Tapi Higgs yang kami temukan ternyata sangat ringan. Menurut perkiraan terbaik kami, itu seharusnya jauh lebih berat. Ini membuka pertanyaan yang menarik: Tentu, kami melihat bos Higgs, tetapi apakah itu satu-satunya bos Higgs? Apakah ada lebih banyak yang mengambang di luar sana melakukan hal-hal mereka sendiri?
Meskipun kami belum memiliki bukti tentang Higgs yang lebih berat, tim peneliti yang berbasis di LHC, penghancur atom terbesar di dunia, sedang menggali pertanyaan itu saat kita berbicara. Dan ada pembicaraan bahwa ketika proton dihancurkan bersama di dalam collider berbentuk cincin, partikel Higgs yang kuat dan bahkan partikel Higgs yang terdiri dari berbagai jenis Higgs dapat keluar dari persembunyiannya.
Jika Higgs yang berat memang ada, maka kita perlu mengkonfigurasi ulang pemahaman kita tentang Model Standar fisika partikel dengan kesadaran yang baru ditemukan bahwa ada jauh lebih banyak bagi Higgs daripada yang terlihat. Dan di dalam interaksi yang kompleks itu, mungkin ada petunjuk untuk segalanya, mulai dari massa partikel neutrino hantu hingga nasib pamungkas alam semesta.
Semua tentang boson
Tanpa bos Higgs, hampir seluruh Model Standar runtuh. Tetapi untuk berbicara tentang bos Higgs, pertama-tama kita perlu memahami bagaimana Model Standar memandang alam semesta.
Dalam konsepsi terbaik kita tentang dunia subatomik menggunakan Model Standar, apa yang kita pikirkan sebagai partikel sebenarnya tidak terlalu penting. Sebaliknya, ada bidang. Bidang-bidang ini menyerap dan menyerap semua ruang dan waktu. Ada satu bidang untuk setiap jenis partikel. Jadi, ada bidang untuk elektron, bidang untuk foton, dan seterusnya dan seterusnya. Apa yang Anda pikirkan sebagai partikel adalah getaran kecil lokal di bidangnya masing-masing. Dan ketika partikel berinteraksi (dengan, katakanlah, saling memantul), itu benar-benar getaran di bidang yang melakukan tarian yang sangat rumit.
Boson Higgs memiliki jenis bidang khusus. Seperti bidang lainnya, ia menyerap semua ruang dan waktu, dan juga bisa berbicara dan bermain dengan bidang orang lain.
Tetapi bidang Higgs memiliki dua pekerjaan yang sangat penting untuk dilakukan yang tidak dapat dicapai oleh bidang lain.
Pekerjaan pertamanya adalah berbicara dengan bos W dan Z (melalui bidangnya masing-masing), pembawa kekuatan nuklir yang lemah. Dengan berbicara dengan boson lain ini, Higgs dapat memberi mereka massa dan memastikan bahwa mereka tetap terpisah dari foton, pembawa gaya elektromagnetik. Tanpa bos Higgs yang menjalankan interferensi, semua operator ini akan bergabung bersama dan kedua kekuatan akan bergabung bersama.
Tugas lain boson Higgs adalah berbicara dengan partikel lain, seperti elektron; melalui percakapan ini, itu juga memberi mereka massa. Ini semua bekerja dengan baik, karena kita tidak punya cara lain untuk menjelaskan massa partikel-partikel ini.
Ringan dan berat
Ini semua berhasil pada tahun 1960 melalui serangkaian matematika yang rumit tapi pasti elegan, tetapi hanya ada satu halangan kecil untuk teori: Tidak ada cara nyata untuk memprediksi massa yang tepat dari bos Higgs. Dengan kata lain, ketika Anda mencari partikel (yang merupakan getaran lokal kecil dari bidang yang jauh lebih besar) dalam sebuah collider partikel, Anda tidak tahu persis apa dan di mana Anda akan menemukannya.
Pada tahun 2012, para ilmuwan di LHC mengumumkan penemuan boson Higgs setelah menemukan beberapa partikel yang mewakili bidang Higgs telah diproduksi ketika proton saling bertumbukan satu sama lain dengan kecepatan cahaya yang mendekati. Partikel-partikel ini memiliki massa 125 gigaelectronvolts (GeV), atau kira-kira setara dengan 125 proton - jadi jenisnya berat tetapi tidak terlalu besar.
Pada pandangan pertama, semua itu terdengar baik. Fisikawan tidak benar-benar memiliki prediksi kuat untuk massa bos Higgs, sehingga bisa jadi apa pun yang diinginkannya; kami kebetulan menemukan massa dalam rentang energi LHC. Keluarkan gelembung itu, dan mari kita mulai merayakannya.
Kecuali bahwa ada beberapa prediksi setengah ragu-ragu tentang massa Higgs boson berdasarkan pada cara ia berinteraksi dengan partikel lain, quark atas. Perhitungan itu memprediksi angka jauh lebih tinggi dari 125 GeV. Mungkin saja prediksi itu salah, tetapi kemudian kita harus kembali ke matematika dan mencari tahu di mana segalanya menjadi kacau. Atau ketidaksesuaian antara prediksi luas dan kenyataan dari apa yang ditemukan di dalam LHC dapat berarti bahwa ada lebih banyak kisah Higgs boson.
Higgs besar
Mungkin sekali ada banyak boson Higgs di luar sana yang terlalu berat untuk kita saksikan bersama generasi partikel penumbuk partikel kita saat ini. (Hal energi-massa kembali ke persamaan E = mc ^ 2 Einstein yang terkenal, yang menunjukkan bahwa energi adalah massa dan massa adalah energi. Semakin tinggi massa partikel, semakin banyak energi yang dimilikinya dan semakin banyak energi yang diperlukan untuk menciptakan kekar) benda.)
Bahkan, beberapa teori spekulatif yang mendorong pengetahuan kita tentang fisika melampaui Standard Model, memang memprediksi keberadaan bos-bos berat Higgs ini. Sifat pasti dari karakter Higgs tambahan ini tergantung pada teorinya, tentu saja, mulai dari satu atau dua bidang Higgs yang sangat berat hingga struktur komposit yang terbuat dari berbagai jenis boson Higgs yang saling menempel.
Para ahli teori sedang berusaha mencari cara yang mungkin untuk menguji teori-teori ini, karena kebanyakan dari mereka tidak dapat diakses oleh percobaan saat ini. Dalam sebuah makalah baru-baru ini yang diserahkan ke Jurnal Fisika Energi Tinggi, dan diterbitkan secara online di jurnal pracetak arXiv, tim fisikawan telah mengajukan proposal untuk mencari keberadaan boson Higgs lebih banyak, berdasarkan pada cara khusus partikel-partikel tersebut dapat membusuk menjadi partikel yang lebih ringan, lebih mudah dikenali, seperti elektron, neutrino dan foton. Namun, peluruhan ini sangat jarang, sehingga meskipun pada prinsipnya kita dapat menemukannya dengan LHC, perlu bertahun-tahun pencarian untuk mengumpulkan data yang cukup.
Ketika datang ke Higgs yang berat, kita hanya harus bersabar.
