Boson Higgs hay Higgson?

Gordon Fraser và Michael Riordan cho rằng boson mới được phát hiện tại CERN không nên gọi là boson Higgs như đã biết, mà nên gọi là “higgson”.

Ảnh minh họa bằng máy tính của boson Higgs. (Ảnh: Pasieka/Science Photo Library)

Giờ thì một boson chuẩn cơ bản cuối cùng đã lộ diện và trở thành thực tại, đã đến lúc nên đặt cho nó một cái tên hay hơn. Chúng tôi chủ trương gọi nó là “higgson”.

“Boson Higgs” hay “hạt Higgs” là tên gọi đầy đủ; nhưng nó quá luộm thuộm và bất tiện. Không biết các nhà vật lí có rút gọn xuống gọi nó là “Higgs” hay không. Nhưng như thế sẽ có câu hỏi: Higgs nào? trường? cơ chế? hay khối lượng? Nhập nhằng quá. Có cái gì đó rõ ràng không thích hợp với danh pháp hiện nay.

Vậy tại sao chúng ta muốn tiếp tục sử dụng tên họ chính thức của một nhà vật lí, trong khi ít nhất có năm người khác nữa có liên quan trong việc hình thành nên những ý tưởng cốt lõi đặt cơ sở cho hạt này? Một số người đã đề nghị chúng ta phân giải vấn đề bằng cách gọi nó là boson BEH hay hạt EBH, nhưng cả hai cái tên đó đều ngang bè và nghe không xuôi tai. Tiếp tục chuỗi lôgic đó, có lẽ chúng ta nên gọi nó là boson BEHGHK. Hay còn hạt ANGBEHGHK thì sao? Bạn thấy đuối chưa?

Như Frank Close gần đây có trình bày chi tiết trong cuốn Nan đề Vô hạn, Peter Higgs đã đưa ra phát biểu rõ ràng nhất rằng cơ chế phá vỡ đối xứng có liên quan đó sẽ có những hệ quả có thể quan sát được: một boson vô hướng tương ứng với các dao động trong trường cơ sở. Vì thế mà tên tuổi của ông gắn liền với hạt boson này, chí ít là khi sử dụng thân tình. Nhưng điều đó không có nghĩa là chúng ta phải sử dụng nó chính thức.

Chúng ta có thể gọi hạt này đơn giản là higgson.

Một tên gọi như vậy có thể sánh ngang bằng với những tên hạt cổ điển khác, ví dụ như electron, proton, neutron, neutrino, quark và gluon. Tên gọi đó cũng tương xứng như tên gọi dùng cho cả họ nhà hạt như lepton, hadron, meson, baryon, fermion và boson – vì có lẽ còn tồn tại những higgson khác.

Tên gọi electron và proton đã lập nên một xu hướng rõ ràng kéo dài một thế kỉ. Khi cạnh tranh phát sinh cho tên gọi neutron, giữa hạt trung hòa ngụ bên trong hạt nhân của Rutherford và sản phẩm phân hủy beta của Pauli, cuối cùng kết quả nghiêng về hạt thứ nhất, còn hạt thứ hai trở thành “neutrino” của Fermi. Toàn là những cái tên hay.

Với sự ra đời của những máy gia tốc hạt trong thập niên 1950 và 1960, toàn bộ hai bảng chữ cái – Hi Lạp và La Mã – phải được huy động hết khi danh sách những hạt được cho là sơ cấp cứ không ngừng dài thêm. Một hạt đã nổi lên, tên của nó vay mượn từ cả hai bảng chữ cái: hạt J/Ψ nổi tiếng mà chúng tôi đã sống cùng với nó trong gần 40 năm trời.

Đến lượt Murray Gell-Mann – người nghĩ ra một cái tên có một không hai – nhận ra danh sách đó đang trở nên không thể làm chủ được nữa và ông đã nghĩ ra một cách khác đặt tên cho các hạt tìm thấy ở cấp độ thấp kế tiếp của vật chất. Vừa mới đọc xong cuốn Finnegan's Wake của James Joyce, ông đã trích ra từ “quark” từ giấc mơ say mèm của Humphrey Chimpden Earwicker để đặt tên cho hạt cơ bản kì lạ, tích điện phân số, phát sinh từ kết quả của lí thuyết SU(3) của ông. Hạnh phúc thay, tên gọi đó còn dùng đến ngày nay.

Rồi chúng ta sớm nhàm chán với quark lên (up) và quark xuống (down), nhưng quark lạ (strange) và quark duyên (charm) thì thật khêu gợi. Sau khi một họ hàng hạt sơ cấp thứ ba xuất hiện, những cái tên thật sự đẹp đẽ đã dần xài hết nên đến lượt những cái tên dân dã cũ rích: đỉnh (top) và đáy (bottom). Tất cả những hạt quark kì cục này liên kết với nhau bằng cách trao đổi những gluon bình dị.

Sau thời Gell-Mann, ngành vật lí hạt dường như đã cạn kiệt sức tưởng tượng. Với sự rỉ rả của cơn mưa trí tuệ lạnh băng, mô hình đang xuất hiện được gọi tên là Mô hình Chuẩn. Về mặt khoa học như thế là tham vọng, nhưng cụm từ này không có ích cho lắm trong những cuộc trò chuyện bàn tròn với đồng nghiệp làm việc ở những lĩnh vực khác. Lực điện từ se duyên cùng với lực yếu thành lực điện yếu, một cái tên hay, nhưng nó được mang bởi những “boson vector trung gian” nhạt nhẽo có tên gọi là W và Z.

Và tại trung tâm của lí thuyết mới, ngập chìm trong bí ẩn, là một cơ chế phá vỡ đối xứng bảo toàn bất biến chuẩn (cũng phù hợp với lực điện từ) nhưng cho phép các hạt sơ cấp thu lấy khối lượng. Nó đã được thu thập từng chút một vào đầu thập niên 1960 qua những nỗ lực hợp tác của hơn một tá nhà lí thuyết. Bạn phải xả nước cho đầy bồn tắm trước khi bạn có thể la lên “Eureka!” Nhưng bất chấp sự chia sẻ trí tuệ lớn như vậy, cuối cùng nó được được gọi là cơ chế Higgs, nghĩa là chỉ mang tên của một người chủ trương chính của nó.

Cùng với cơ chế này xuất hiện nhu cầu đặt tên cho một boson vô hướng mới. Leon Lederman đã viết nguyên một cuốn sách cố gắng đặt cho nó cái tên “hạt thần thánh”. Nhưng như thế có chút quá đà đối với những nhà vật lí hạt vốn không tín ngưỡng, họ cứ bướng bỉnh gọi nó là “hạt Higgs”. Và sau khi nhìn vào hầu như mọi ngóc ngách trong bốn thập niên qua, cuối cùng họ đã phát hiện ra con mồi ngon bổ, hay lảng tránh này.

Peter Higgs, ảnh chụp lúc đến thăm tạp chí Physics World hồi tháng 5, 2012. (Ảnh: Dirk Dahmer)

Một tập trong câu chuyện đặt tên kéo dài cả thế kỉ này là chúng ta nên đặt cho boson vô hướng đó một biệt danh thích đáng. Với sự phát triển hồi những năm 1920 của cơ học lượng tử, các nhà vật lí nhận ra rằng các hàm sóng có thể là đối xứng hoặc không đối xứng. Như với cơ chế phá vỡ đối xứng đầu những năm 1960, nhiều nhà vật lí đã góp công góp sức, nhưng những hàm sóng đối xứng thì có thống kê Bose-Einstein, còn những hàm sóng không đối xứng thì có thống kê Fermi-Dirac. Không bao lâu sau, những hạt tương ứng đã được gọi là “hạt Fermi” và “hạt Bose”, lược bỏ bớt tên của hai nhà vật lí lỗi lạc để tiết kiệm âm tiết khi nói.

Rồi vào tháng 12 năm 1945, Dirac có một bài giảng trước công chúng về thuyết nguyên tử ở thành Paris hậu chiến. Khán thính giả đang hi vọng nghe nói về bom nguyên tử, nhưng thay vậy ông lại nói về những chủ đề mang tính bí quyết thuộc cơ học lượng tử mà chỉ có vài ba người hiểu. Trong bài giảng đó, ông đã đưa thêm hai từ mới vào vốn từ vựng của chúng ta. Thay cho hạt Fermi, ông nói về những “fermion”, và ông gọi hạt Bose là “boson”. Những tên gọi mới của Dirac vượt ngoài tầm hiểu biết của đa số khán giả, nhưng chúng được sự ủng hộ của các nhà vật lí.

Theo dòng cảm hứng đó, đã đến lúc chúng ta nên ngừng gọi boson vô hướng trên là boson Higgs hay hạt Higgs và nên bắt đầu gọi nó bằng một cái tên nào đó hay hơn. Các nhà vật lí có những cái tên viết chữ in thường cho những đơn vị đo quan trọng như newton, coulomb, ampere, volt, ohm, watt và kelvin. Vậy tại sao chúng ta không đặt ra cái tên tương tự cho hạt mới phát hiện này chứ?

Hãy gọi nó là higgson.

Trần Nghiêm dịch (thuvienvatly.com)
Nguồn: Physics World

Bài trước | Bài kế tiếp