Efekt Higgsa został po raz pierwszy teoretyzowany w 1968 roku przez pisarzy PRL-owskiej symetrii łamiących papiery. W 1964 r. trzy zespoły napisały prace naukowe, w których zaproponowały pokrewne, lecz różne podejścia do wyjaśnienia, jak może powstać masa w lokalnych teoriach mierniczych.
W 2013 roku bozon Higgsa, a domyślnie efekt Higgsa, został wstępnie udowodniony w Wielkim Zderzaczu Hadronów (a bozon Higgsa został odkryty 4 lipca 2012 roku). Efekt ten był postrzegany jako znalezienie brakującego fragmentu Modelu Standardowego.
Zgodnie z teorią przyrządów pomiarowych (teoria leżąca u podstaw Modelu Standardowego), wszystkie cząstki przenoszące siłę powinny być bezmasowe. Jednakże, cząstki przenoszące siłę, które pośredniczą w przenoszeniu słabej siły, mają masę. Wynika to z efektu Higgsa, który przełamuje symetrię SU(2); (SU oznacza specjalną jednostkową, rodzaj macierzy, a 2 odnosi się do wielkości zaangażowanych macierzy).
Symetria systemu jest operacją wykonywaną na systemie, taką jak obrót lub przemieszczenie, która pozostawia system zasadniczo niezmieniony. Symetria stanowi również regułę, która określa, w jaki sposób coś powinno zawsze działać, o ile nie zostało podjęte działanie z zewnątrz. Przykładem jest Kostka Rubika. Jeśli weźmiemy kostkę Rubika i zakodujemy ją, wykonując dowolne ruchy, to i tak możemy ją rozwiązać. Ponieważ każdy ruch, który wykonujemy nadal pozostawia kostkę Rubika do rozwiązania, możemy powiedzieć, że są to "symetrie" kostki Rubika. Razem tworzą one coś, co nazywamy grupą symetrii sześcianu Rubika. Wykonanie któregokolwiek z tych ruchów nie zmienia zagadki, zawsze pozostawiając ją do rozwiązania. Możemy jednak przełamać tę symetrię, robiąc coś w rodzaju rozbierania kostki i składania jej z powrotem w zupełnie niewłaściwy sposób. Bez względu na to, jakich ruchów teraz spróbujemy, nie jest możliwe rozwiązanie sześcianu. Rozbicie sześcianu na części i złożenie go z powrotem w niewłaściwy sposób jest "siłą zewnętrzną": Bez tej zewnętrznej siły, nic, co robimy z kostką, nie czyni jej nierozwiązywalną. Symetria kostki Rubika polega na tym, że pozostaje ona nierozwiązywalna bez względu na to, jaki ruch wykonamy, dopóki nie rozdzielimy kostki.
Stworzenie bozonu Higgsa
Sposób, w jaki łamana jest symetria SU(2), znany jest jako "spontaniczne łamanie symetrii". Spontaniczne oznacza przypadkowe lub nieoczekiwane, Symetrie to zasady, które s± zmieniane, a łamanie odnosi się do faktu, że symetrie nie s± już takie same. Efektem spontanicznego łamania symetrii SU(2) może być bozon Higgsa.
Przyczyna efektu Higgsa
Efekt Higgsa występuje, ponieważ natura "dąży" do najniższego stanu energetycznego. Efekt Higgsa wystąpi, ponieważ bozony miernicze w pobliżu pola Higgsa będą chciały być w swoich najniższych stanach energetycznych, a to złamałoby przynajmniej jedną symetrię.
Aby uzasadnić nadanie masy niedoszłej, bezmasowej cząsteczce, naukowcy zostali zmuszeni do zrobienia czegoś niezwykłego. Założyli oni, że próżnia (pusta przestrzeń) faktycznie posiada energię, i w ten sposób, jeśli cząstka, którą uważamy za bezmasową, wejdzie do niej, energia z próżni zostanie przeniesiona na tę cząstkę, dając jej masę. Matematyk o nazwisku Jeffrey Goldstone udowodnił, że jeśli naruszysz symetrię (na przykład, symetria z kostką Rubika byłaby, gdybyś stwierdził, że narożniki muszą być zawsze obrócone o 0 lub 3 razy, aby mogły być rozwiązane (to działa)), nastąpi reakcja. W przypadku kostki Rubika, kostka ta stanie się nierozwiązywalna, jeśli zostanie naruszona. W przypadku pola Higgsa powstaje coś o nazwie Jeffrey Goldstone (i inny współpracujący z nim naukowiec o nazwisku Yoichiro Nambu), bozon Nambu-Goldstone. Jest to podniecona lub energetyczna forma próżni, która może zostać pochwycona ujawniając to pokazane powyżej. Po raz pierwszy wyjaśnił to Peter Higgs.
