Boson Higgs

Các hạt tương tác với trường Higgs giống như thùng mật đường làm chậm chuyển động của viên đạn trong nó.

Boson Higgs, một hạt cơ bản được đề xuất bởi nhà vật lý lý thuyết người Anh Peter Higgs, có thể là chìa khóa để lý giải nguồn gốc khối lượng của các hạt cơ bản. Một câu hỏi vui để liên kết vấn đề là: “Nếu âm thanh không thể truyền được trong chân không, thì tại sao máy hút bụi chân không lại ồn đến vậy?” Câu đố này thực sự đã chạm đến nền tảng sâu sắc của vật lý hiện đại: chân không hoặc không gian trống rỗng thì không mang nghĩa là không có gì. Nó thực sự là "ồn ào", đầy các hạt ảo và các trường lực tương tác. Nguồn gốc của khối lượng có vẻ liên quan đến hiện tượng thú vị này.

Trong lý thuyết tương đối của Einstein, có một sự khác biệt quan trọng giữa các hạt không có khối lượng và các hạt có khối lượng: Tất cả các hạt không khối lượng phải chuyển động với tốc độ ánh sáng, trong khi các hạt có khối lượng không bao giờ có thể đạt đến giới hạn này. Nhưng bằng cách nào các hạt lại sinh khối lượng? Higgs đề xuất rằng chân không có chứa một “trường” có mặt ở khắp mọi nơi có thể làm chậm một số hạt cơ bản (trừ những hạt không khối lượng) giống như một thùng mật đường làm chậm lại tốc độ của một viên đạn. Những hạt như vậy sẽ hành xử như thể mình có khối lượng và chuyển động với tốc độ chậm hơn vận tốc ánh sáng. Những hạt khác - photon chẳng hạn – ‘vô cảm’ đối với trường này, chúng vẫn chuyển động với tốc độ ánh sáng và vì vậy vẫn không có khối lượng.

Một trường như vậy được gọi là trường Higgs, trường này không thể đo đạc trực tiếp được. Tuy vậy máy gia tốc vẫn có thể phát hiện ra hạt tạo nên trường Higgs và được gọi là hạt boson Higgs. Các thí nghiệm tại CERN đã chưa thể khẳng định đây là hạt Higgs của mô hình nào.

Một câu hỏi vui để tạm kết luận vấn đề: Trường Higgs sinh khối lượng cho các hạt vậy cái gì tạo ra khối lượng 125 MeV cho hạt Higgs?

Nguồn: Howard E. Haber, Đại học California, Santa Cruz (Symmetry Magazine)
Lê Bin Hô dịch