Higgs Bozonu Peter Higgs’in Hayatını Nasıl Mahvetti?

On yıl önce bilim adamları, fizikteki en önemli keşiflerden birini duyurdular: Higgs bozonu. 48 yıl önce tahmin edilen parçacık, parçacık fiziğinin Standart Modelindeki eksik parçaydı. Makine, 27 kilometre uzunluğundaki dairesel bu parçacığı bulmak için kısmen inşa edildi. Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC), Cenevre yakınlarındaki CERN’de, Higgs için beklentileri karşılayan yeni bir temel doğa parçasının sinyallerini göstererek sözünü yerine getirmişti.

Bu küçük cismin varlığı ilk olarak 1964 yılında fizikçi Peter Higgs tarafından öne sürülmüştü. Yıllarca, Higgs’in kendisi de dahil olmak üzere çoğu bilim insanı için bu öngörünün önemi kayboldu. Ancak yavaş yavaş, Higgs bozonunun parçacık sirkindeki egzotik bir yan gösteri değil, daha çok ana olay olduğu anlaşıldı. Parçacık ve onunla ilişkili Higgs alanı diğer tüm parçacıklara kütle kazandırmaktan ve sırayla evrenimizi tanımlayan ve türümüzü mümkün kılan galaksilerin, yıldızların ve gezegenlerin yapısını oluşturmaktan sorumlu olduğu ortaya çıktı. Fizikçiler bu hikayeye uzun yıllar boyunca inandılar, ancak 4 Temmuz 2012’de LHC’deki iki deneyden araştırmacıların keşiflerini açıkladıkları ve Higgs’in yıllar önce yaptığı öngörüyü doğruladıkları zamana kadar kanıtlanamadı.

Yine de bulgu, bilimsel olarak heyecan verici olsa da, basından çekinen Peter Higgs’i halkın gözüne soktu. Ne zaman Nobel Fizik Ödülü’nü paylaştı Ertesi yıl, Higgs evinden ayrıldı. Edinburg ve duyurunun yapıldığı gün, ödül komitesi ona ulaşamasın diye şehrin diğer ucundaki bir barda kamp kurdu. Fizikçi Frank Close yeni kitabında Higgs’in hikayesini ve fizikçinin büyük fikrini anlatıyor Zor: Peter Higgs Kütlenin Gizemini Nasıl Çözdü? (Temel Kitaplar, 2022). Bilimsel amerikalı Close ile parçacık, onu bulma arayışı ve her şeyi başlatan adam hakkında konuştu.

[An edited transcript of the interview follows.]

kitabınızın adı zor. Kesinlikle Higgs bozonunun kendisi zordu ve fizikçilerin bulması on yıllar ve milyarlarca dolar aldı. Ama Higgs, kitabınızda anlaşılması zor bir adam olarak da karşımıza çıkıyor.

Onunla röportaj yaparken yaşadığım en büyük şoklardan biri, bozonun keşfinin “mahvoldu” demesiydi. [his] hayat.” “Güzel bir matematik yaptın ve sonra gizemli bir şekilde doğanın nabzına dokunduğun ortaya çıktı ve inandığın her şeyin doğru olduğu ortaya çıktı ve sen nasıl hayatını mahvedebilir” diye düşündüm. Nobel Ödülü kazandın mı? Bu şeyler nasıl mahvolabilir?” “Nispeten barışçıl varlığım sona eriyordu. Benim tarzım, izole bir şekilde çalışmak ve ara sıra parlak bir fikre sahip olmak.” O, ilgi odağı haline gelen çok emekli bir kişidir.

Bana göre, Peter Higgs’i 40 yıldır tanıyor olmama rağmen, bu kişi benim için hala anlaşılması zor olan kişidir.

Higgs’in bu fikrin “şimdiye kadar sahip olduğum tek gerçekten orijinal fikir” olduğunu söylediğini aktarıyorsunuz. Sence bu doğru mu?

Evet, ama kaçımız gerçekten parlak bir fikrimiz olduğunu söyleyebiliriz? Gerçekten parlak bir fikri olduğuna şüphe yok. Fizikte, gerçekten büyük şeyler yapmış insanlar birçok büyük şey yapma eğilimindedir. Higgs, bu varlıkta bir kez ve yalnızca bir kez benzersizdir. Bunu şans olarak reddetmek kolaydır ve açıkçası şans da bunun bir parçasıydı. Ama doğru zamanda doğru yerde olmak, onu tanımak zorundasın. Higgs, belirli bir sorunu gerçekten anlamaya çalışmak için iki ila üç yıl harcamıştı. Ve o kadar zor işi yaptığı ve hâlâ bu çok derin kavram hakkındaki anlayışını derinleştirmeye çalıştığı için, masasının üzerinde ilgili bir soru soran bir kağıt ortaya çıktığında, Higgs yaptığı iş sayesinde cevabı buldu. Bazen, “Öncelikle hayatımın üç haftasıyla tanınırım” diyor. “Evet Peter, ama o ana hazırlanmak için iki yıl harcadın” diyorum.

Higgs bozonunun keşfi, Higgs’in tahmininden yaklaşık 50 yıl sonra geldi ve onun yaşamı boyunca bulunmasını asla beklemediğini söyledi. Parçacığın nihayet tespit edilmesi onun için ne anlama geliyordu?

Bana ilk tepkisinin, bunun gerçekten de doğrulandığına dair bir rahatlama olduğunu söyledi. O anda biliyordu [the particle existed] Ne de olsa, doğada böyle olduğuna dair derin bir duygulanma hissetti ve sonra hayatının değişeceği için paniğe kapıldı.

Higgs’in keşfi neden bu kadar önemliydi?

Higgs’in keşfi, kütlenin parçacıklara içkin bir şey olmadığıydı. Bu, tüm kozmosun bir sonucudur. Bu ortaya çıkıyor çünkü dışarıda bunu yapan bazı şeyler var. Ve bunun tuhaf, mantığa aykırı yönü şu ki, eğer vakum [of space] tamamen boş olsaydı, Higgs alanı dediğimiz bu gizemli şeyle doldursaydınız daha az kararlı olurdu. Bu o kadar mantıksız ki, bu fikrin ortaya çıkmasının bu yüzden mi bu kadar uzun sürdüğünü merak ediyorum. Ve artık bunun doğru olduğunu biliyoruz.

Çoğu insan elektromanyetik alanı duymuştur. Bir elektromanyetik alana enerji eklerseniz, onu fotonlara dönüştürebilirsiniz. Benzer şekilde, Higgs alanı dediğimiz bir şey var. Buna yeterince enerji uygulayabilirsek, prensipte onu heyecanlandırabilir ve Higgs bozonları üretebiliriz. Higgs bozonu ve Higgs alanı, fotonlara ve elektromanyetik alana benzer.

Bununla birlikte, bir kibrit vurmak milyonlarca foton üretir, ancak bir Higgs bozonu üretmek için, LHC’de yaptıkları gibi, 125 milyar elektron voltu tek bir noktada yoğunlaştırmamız gerekir. 100 yıldır fotonları bilmemizin ve yakın zamanda Higgs bozonunu bulmamızın nedeni budur.

Higgs bozonunun keşfinden bu yana 10 yıl geçti ve bazı insanlar bunu kınıyor. benzer şekilde heyecan verici bir bulgunun olmaması O zamandan beri LHC’de. Higgs’ten sonra başka bir yüksek profilli keşif olmaması sizi hayal kırıklığına uğrattı mı?

Bu keşif, insan kültüründe çığır açan bir andı. Rutherford atomunun ve çekirdeğin keşfiyle birlikte sıralanacak bir keşif. Bu, nihayetinde evrendeki yapıya yol açan, hala gizemli olan bu öze, Higgs alanına daldığımızın keşfidir. O zamandan beri başka keşiflerin bu standardı karşılamasını beklemek, bunun ne kadar derin olduğunu gözden kaçırmak olur.

LHC’de önümüzdeki 10 yıl için görünüm nedir?

Higgs bozonunu bulmak bir dağa tırmanmak gibiydi. Higgs işini yaptığında, dağ silsilesinin nerede olduğunu veya ne kadar yüksek olabileceğini bile bilmiyorduk. Parçacık fiziğinin Standart Modeli yoktu bile. Bu zirvede bir yerde, tüm bu yapının orada olduğunun kanıtı olacak bir Higgs bozonu olduğuna dair belirsiz bir farkındalık vardı. 1990’ların sonlarından itibaren, dağın ne kadar yüksek olduğunu hissettik. Ve o zirveyi nihayet ölçeklendirdiğimiz 2012 yılına kadar değildi.

Şimdi dağın diğer tarafından, ovalardan aşağı iniyoruz ve bunlar Planck ölçeğine kadar uzanıyor. [the minimum limit of the universe]. Eğer haklıysak, ovalarda bir yerlerde süpersimetri parçacıklarının veya karanlık madde parçacıklarının var olduğu başka dağ sıraları var. Ancak bu yeni sıradağları görmek için ovalarda ne kadar ilerlemeniz gerektiğine dair net bir göstergemiz yok. Bu, şu an bulunduğumuz yer ile geçtiğimiz onyıllar arasında bulunduğumuz yer arasındaki farktır. Ne kadar ileri gitmemiz gerektiğini söylemenin zorlayıcı bir yolu yok. Zor.