A Higgs-bozont 2012-ben fedezték fel a Nagy Hadronütköztető ATLAS detektorával - a bejelentésre, amelynek során a nyilvánosság elé tárták a fizikai kutatások mérföldkövének számító eseményt, 2012. július 4-én került sor. A Higgs-bozonra utaló nyomokat azonban sokkal régebb óta keresték a fizikusok, akik a részecske megfigyelése és közelebbi megértése által a fizika standard modelljének alapvető téziseit kívánták próba alá vetni, valamint olyan alapvető kérdésekre választ találni, miszerint mi az a sötét anyag, honnan szerzi a neutrínó a tömegét, vagy milyen egzotikus részecskék létezhettek közvetlenül az Ősrobbanás utáni időkben.

A Higgs-bozon nevét az idén április 8-án elhunyt Peter Higgs brit elméleti fizikusról kapta, aki 1964-ben, François Englerttel és Robert Brouttal egyidejűleg, de tőlük függetlenül, leírta egy olyan részecske létezésének elméletét, ami magyarázatot ad rá, hogyan lesz tömege a többi részecskének - a teória szerint a Higgs-bozon közvetítő eleme, manifesztációja (vagy hulláma) a Higgs-térnek, ami betölti az univerzumot és amivel a részecskék interakcióba lépnek útjuk során: az interakció "ereje", az eközben fellépő, a részecskére ható ellenállás mértéke határozza meg egy-egy részecske tömegét.

A Higgs-mező jelensége tehát már jóval 2012 előtt is ismert volt és a fizikusok aktívan foglalkoztak a működésének kérdésével, olyannyira, hogy egy hatalmas protonütköztetőnek, a Nagy Hadronütköztetőnek a megépítését is tervbe vették annak érdekében, hogy az itt zajló kísérletek során bizonyítékot szerezzenek a létezésére (és persze sok más fizikai folyamatot is tanulmányozzanak eközben), de nem csak a fizikusokat érdekelte a téma: egy brit politikus, bizonyos William Waldegrave is szerette volna pontosan megérteni, mi is az a Higgs-bozon és miért is olyan fontos a kutatása. Waldegrave kíváncsiságát nem véletlenül keltette fel a kérdés, a '90-es években a tudományos miniszterként szolgálatot teljesítő államférfi ugyanis a Nagy Hadronütköztető építéséhez való finanszírozás szükségességét igyekezett megindokolni a brit adófizetők számára, ezt pedig többek között az akkor még hipotetikus Higgs-mező és a Higgs-bozon minél közérthetőbb magyarázatával tervezte elősegíteni. Az 1993-ban a világ fizikusai számára előterjesztett javaslata így szólt:

bárki, aki egészen egyszerű módon el tudja magyarázni egy A4-es papírlapnyi terjedelemben a Higgs-bozont számára, az nyer tőle egy üveg jó évjáratú pezsgőt.

A kihívásra 125 jelentkező akadt, de végül négy nyertest hirdettek, közülük pedig a későbbiekben legnagyobb ismertségre szert tett és legtöbb feldolgozást megért verzió David J. Millertől, a UCL (University College London) professzorától származott, aki a következőképpen ábrázolta a titokzatos részecske működését:

Képzeljünk el egy koktélpartit, ahol egy teremnyi politikus gyűlt össze, akik egyenletes eloszlásban helyezkednek el a térben és a szomszédaikkal beszélgetnek. Az ajtón egyszer csak belép egy ex-miniszterelnök (a szöveghez a CERN által készített illusztráción ez a szereplő Margaret Thatcherre hasonlít), aki felkelti a többiek érdeklődését és a mellette tartózkodó politikusok közelebb húzódnak hozzá, ahogy halad át a termen. Emiatt az ex-miniszterelnök körül mindig kisebb csoportosulás támad és ennek eredményeként nagyobb lesz a nyomatéka ugyanazon sebesség mellett.

"Ha mozog, nehezebb leállítani, de ha egyszer megáll, nehezebb újra mozgásba hozni."

- írja Miller. Vagyis az ex-miniszterelnök-részecske tömeget szerez magának a politikusokból álló térrel való interakció során: ez a Higgs-mező és a benne mozgó részecske működése, a Higgs-mechanizmus.

A Higgs-bozon egy kicsit máshogy fest: ugyanezen a koktélpartin valaki érdekes pletykát indít útnak, ami az ajtóban állóktól kezdve halad a terem közepe és másik oldala felé. Az egymás között suttogó politikusok kis csoportokat alkotnak a pletyka kitárgyalásának idejére, majd újra egyenletesebb pozícióba rendeződnek, és ez a csoportosulási folyamat végighullámzik a termen. Ezek az információhordozó csoportok (az előzőekben az ex-miniszterelnökhöz hasonlóan) szintén tömeget nyernek, vagyis tömeget képviselnek - a csoportosulások felelnek meg a Higgs-bozon részecskének.

Miller magyarázata egy üveg Veuve Cliquot 1985 pezsgőt ért számára és az elkövetkező években sokféle feldolgozáson átesett, ezekből az egyik legújabb Don Lincolnak, a Fermilab kutatójának az alkotása, akit a Higgs-bozonhoz szorosabb kapcsolat is fűz - egyike volt azoknak a fizikusoknak, akik részt vettek a kísérletekben, amelyek a részecske felfedezéséhez vezettek. Lincoln a Powerhouse animálta videót 2013-ban készítette el, azután, hogy a CERN munkatársai a TED Eddel együttműködésben megjelentették öt részes sorozatukat a világegyetem rejtélyeinek ismertetéséről.

A kutató által színesített előadás Margaret Thatchernek már nem, de magának Peter Higgsnek és egy szomorú sorsú adóbehajtónak is szerepet szán a Higgs-mező színpadán - amit a valóságban, a Higgs-bozonnal együtt, egyre közelebbről ismerhetnek majd meg a tudósok a Nagy Hadronütköztető újabb, harmadik működési szakaszában zajló kísérletek eredményeinek köszönhetően.

Ez a cikk eredetileg 2022.07.05-én jelent meg a Rakétán.

(Fotó: CERN, Peter Macdiarmid/Getty Images)

Multiverzumteória lehet a kulcs az isteni részecske, a Higgs-bozon titkához Miért olyan kicsi a tömege a régen megjósolt és végül 2012-ben felfedezett Higgs-részecskének? A szuperszimmetria mellé most újabb elmélet csatlakozott, ami számtalan univerzum bevonásával derít fényt a rejtélyre.