ما و هرچیزی که در اطرافمان میبینیم، از ذراتی بنیادین تشکیل شدهایم. اگر بخواهیم دقیقتر صحبت کنیم، ما از ذرات دارای جرم تشکیل شده ایم. این تفکیک بسیار مهمیست، چون همهی ذرات جرم ندارند. مثلا فوتونها جرم ندارند و فقط دارای انرژی هستند. ذراتی که جرم ندارند، نمیتوانند ساختاری تشکیل دهند. ما و اجزای دیگر جهان، همگی از اتمهایی تشکیل شدهایم و این اتمها الکترونهایی دارند که این الکترونها ذرات دارای جرمی هستند که باعث ایجاد پیوند بین اتمها میشوند تا مولکولها تشکیل شوند. اما اگر این ذرات دارای جرم نبودند، هیچوقت نه کهکشانی تشکیل میشد و نه ستارهای و نه خورشیدی و نه منظومهی شمسی و نه زمینی و نه حیاتی و نه انسانی شکل نمیگرفت و اکنون کسی اینجا نشسته بود که این نوشته را بخواند. همهی این مولکولهای زیستی و غیرزیستی به کمک وجود الکترونها و دیگر ذرات دارای جرم تشکیل شدهاند. پس همهی اینها در شرایطی ایجاد شده است که ذرات دارای جرم وجود داشته اند.
اما آیا میشد که این ذرات دارای جرم هیچوقت تشکیل نشوند؟
بله، زمانی در ابتدای شکلگیری جهان و لحظاتی بعد از بیگ بنگ، هیچ ذرهای جرم نداشت. در این حالت این ذرات بدون جرم با سرعت نور به این و آنطرف میرفتند. شاید ما خیلی خوش شانس بودهایم که این ذرات توانستهاند به کمک میدان هیگز، دارای جرم شوند و ما بوجود بیاییم تا الان بتوانیم آنها را بفهمیم و بشناسیم. در سال ۲۰۱۲، وجود این میدانی که به ذرات بدون جرم، جرم میدهد در شتابدهندهی بزرگ هادرونی یا LHC در سرن، زیر مرز فرانسه و سوئیس تایید شد.
میدان هیگز، در واقع یکی از میدانهای کوانتومیست که تمام جهان را پر کرده است و به تمام ذرات بنیادین جرم میدهد. پس این ذرات بنیادین، از خودشان جرمی ندارند و تنها بعد از برهمکنش با میدان هیگز، دارای جرم میشوند. هرچقدر که یک ذره بیشتر با میدان هیگز برهمکنش داشته باشد، جرم ذره بیشتر میشود.
مثلا فوتونها اصلا با میدان هیگز برهمکنشی ندارند. به همین خاطر هم فوتونها همچنان جرم ندارند. اما ذرات دیگر مثل الکترونها یا کوارکها، با این میدان برهمکنش دارند و جرمهای متفاوتی نیز دارند. پس میتوانیم بگوییم که ما هستیم، چون میدان هیگز هست. اما پیدا کردن این میدان هیگز یا به طور دقیقتر، ذرهی هیگز به عنوان یک موج در میدان هیگز، کار خیلی راحتی نبود. از وقتی که چند فیزیکدان در سال ۱۹۶۴ وجود این میدان را به صورت تئوری و کاملا ریاضی پیشبینی کردند، حدود ۴۸ سال زمان برد که سطح تکنولوژی بشر آنقدر پیشرفت کند که بتوان این ذره را کشف کرد.
بالاخره پیدا کردن ذرهای که هیچ بار الکتریکی ندارد، عمر آن بسیار کوتاه است و به سرعت به ذرات دیگر تجزیه میشود و فقط از روی اسپین میتوان آن را شناخت، کار راحتی نیست. فیزیکدانها فقط میتوانستند ذراتی را مشاهده کنند که حاصل از تجزیهی ذرهی هیگز بود. اما مساله این است که این ذرات، طی واکنشهای دیگری هم تولید میشود. از طرف دیگر احتمال ایجاد ذرهی هیگز در شتابدهنده در آن محدودهی انرژی، تنها یک در یک میلیارد برخورد بود، گویی ما به دنبال سوزنی در انبار کاه میگشتیم که آن سوزن هم به سوزنهای دیگر تجزیه میشد. حالا فقط آمار میتوانست اثبات کند که این توزیع ذرات که مشاهده میکنیم، تنها میتواند خروجی تجزیهی ذرهی هیگز باشد.
حالا اگر میخواهید ببینید چه چیزی وجود ذرهی هیگز را نشان داد، به نمودار زیبای بالا نگاه کنید. همان برآمدگی کوچک در وسط نمودار، اثبات ذرهی هیگز بود.
– ابا اباد