بوزون هیگز

بوزون هیگز (به انگلیسی: Higgs boson) یا سازوکار BEH، یک ذره بنیادی اولیه فرضی دارای جرم است که وجود آن توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات پیش‌بینی شده است. این بوزون، تنها ذرهٔ مدل استاندارد است که هنوز به صورت تجربی مشاهده نشده است. مشاهده تجربی این ذره ممکن است بتواند درباره چگونگی جرم‌دار شدن ماده توسط ذرات بنیادی بدون جرم دیگر، توضیح دهد. به طور خاص، بوزون هیگز، احتمالاً می‌تواند دلایلی برای تفاوت‌های بین فوتون که بدون جرم است و بوزون‌های W و Z که نسبتاً پرجرم هستند، ارائه کند. جرم ذرات بنیادی، تفاوت‌های بین الکترومغناطیس (که توسط فوتون‌ها ایجاد می‌شود) و نیروی هسته‌ای ضعیف (که توسط بوزون‌های W و Z ایجاد می‌شود) در ساختار میکروسکوپیک (و به‌طبع ماکروسکوپیک) ماده مؤثر هستند؛ بنابراین، بوزون هیگز -در صورت وجود- یک مؤلفه بسیار مهم در دنیای ماده است.

تا کنون، هیچ آزمایشی بوزون هیگز را تشخیص نداده است؛ برخورددهنده بزرگ هادرون (LHC) در سرن (CERN) که در ۱۰ سپتامبر ۲۰۰۸ راه‌اندازی شد، قرار است شواهد تجربی کافی برای وجود یا عدم وجود این ذره ارائه کند.[۱]



یک نمودار فاینمن که نحوه تولید احتمالی هیگز را در LHC نمایش می‌دهد: دو گلئون به زوج کوارک سر-پاد سر وامی پاشند، سپس دو زوج مخالف از اینها تشکیل یک ذره هیگز خنثی را می‌دهند
محتویات [نمایش]
نزدیک‌شدن به پایان کار بوزون هیگز [ویرایش]

اطلاعات تازه از بزرگ‌ترین برخورد دهنده‌های ذرات در جهان یعنی سرن و تواترون نشان می‌دهد بوزون هیگز به زودی در دسترس خواهد بود. پیش از این خبرهای زیادی در مورد کشف این ذره به گوش رسیده بود. هردو شتاب‌دهنده در محل برخورد ذرات، انرژی زیادی کشف کرده‌اند که نشانه‌ای از ظهور این ذره است. در ۱۳ دسامبر ۲۰۱۱ مسئولان پروژه‌های اطلس و سی‌ام‌اس در کنفرانسی خبری در سرن گفتند که در این آزمایش‌ها ذراتی دیده‌اند که معادل ۱۲۴ تا ۱۲۵ گیگاالکترون‌ولت، جرم داشته‌اند. با این حال گفته شده است که از نظر آماری، اطمینان کمی نسبت به این یافته و جرمی که سنجیده شده است وجود دارد و پژوهشگران برای آن که رسما مدعی این اکتشاف شوند، باید به آزمایش و تحلیل‌های بیشتری دست بزنند.[۲]

کلید درک جهان کشف شد دانشمندان مرکز تحقیقات هسته ای اروپا قرار است روز چهارشنبه 4 ژوئیه ( 14 تیرماه) یک نشست مطبوعاتی برگزار کنند و براساس گمانه زنی های صورت گرفته احتمال می رود در این نشست خبری کشف ذره گریزان بوزون هیگز با 99.99 درصد قطعیت اعلام شود.

به گزارش مهر پنج نظریه پرداز فیزیک برای حضور در نشست خبری روز چهارشنبه مرکز تحقیقات هسته ای اروپا دعوت شده اند که این امر گمانه زنی ها را در رابطه با کشف شدن این ذره بیشتر می کند.

انتظار می رود دانشمندانی که روی برخورد دهنده بزرگ هادرون کار می کنند خبر یافتن ذره بوزون هیگز را با 99.99 درصد قطعیت که از آن با عنوان سطح چهارم سیگما یاد می شود، اعلام کنند.

شتاب دهنده ذره: درون این لوله ها فیزکدانها به دنبال ذره بنیادین بوزون هیگز هستند

فیزیکدانها نخستین بار وجود ذره زیر اتمی بوزون هیگز را 48 سال پیش پیش بینی کردند.

پیتر هیگز استاد بازنشسته فیزیک دانشگاه ادینبورو که این ذره به نام وی نامگذاری شده است درمیان افرادی است که در این نشست خبری در سوئیس شرکت می کند.

تصویر هوایی از مزر فرانسه و سوئیس که مسیر برخورد دهنده بزرگ هادرون را نشان می دهد

اگرچه تاکنون 1600 تریلیون برخورد در این تونل خلق شده اند تنها کمتر از 300 ذره هیگز به طور بالقوه در این برخوردها ایجاد شده است.

اگر این تصور وجوددارد که دو گروه جداگانه از دانشمندان که آزمایشهای مستقلی به صورت مخفی از یکدیگر انجام می دهند از شواهد وجود این ذره پرده برداری کرده اند.

این پروژه عظیم بزرگترین دستگاه علمی است که تاکنون ساخته شده است ریاست سرن خواسته است که دو گروه از دانشمندان به سطح پنجم از قطعیت در رابطه با نتیجه برسد، بنابراین می توان گفت که آنها تاکنون به 99.99995 درصد از اطمینان رسیده اند.

تام کیبل 79 ساله استاد بازنشسته فیزیک در کالج امپریال لندن نیز برای شرکت در این نشست دعوت شده بود اما نمی تواند حضور یابد.

وی در گفتگو با ساندی تایمز اظهار داشته است که حدس می زنم که مسئله مهم و مثبتی باشد که آنها از ما دعوت کرده اند حضور یابیم.

بوزون هیگز به عنوان کلید درک جهان تلقی می شود و فیزیکدانها اظهار می دارند که کار این ذره این است که به اتم جرم بدهد.

بدون این جرم این ذرات با سرعت نور در کیهان حرکت می کردند و نمی توانستند برای شکل گرفتن اتمهایی که همه چیز رادر جهان ساخته اند به یکدیگر متصل شود.

برخورد دهنده بزرگ هادرون که در 17 کیلومتری زیر زمین نزدیک مرز سوئیس و فرانسه قرار دارد و شعاعهای پروتنها را با سرعت نور در هم می شکند و شرایطی را خلق می کند که در کسری از ثانیه پس از انفجار بزرگ ایجاد شده است.

اگر نظریه فیزیکدانها درست باشد، تعداد معدودی از ذرات بوزون هیگز باید در هر تریلیون برخورد، پیش از آنکه به سرعت از بین برود وجودداشته باشد.

ذره خدا [ویرایش]

پس از نوشته شدن کتابی بنام «ذره خدا: اگر پاسخ کائنات است، سئوال چیست؟» توسط لیان لدرمن که در آن این ذره را «ذره خدا» نامید، اغلب در رسانه‌ها از بوزون هیگز به‌عنوان «ذره خدا» یاد می‌شود.

جستارهای وابسته [ویرایش]

مدل استاندارد فیزیک ذرات
برخورددهنده بزرگ هادرون
سازوکار هیگز
منابع [ویرایش]

↑ مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا، «Higgs boson»، ویکی‌پدیای انگلیسی، دانشنامهٔ آزاد (بازیابی در ۲۵ سپتامبر ۲۰۰۸).
↑ ‭BBC ‮فارسی‬ - ‮دانش و فن‬ - ‮'ذره خدا' احتمالا در آزمایش‌های فیزیکی پدیدار شده است‬


این یک نوشتار خُرد ذرات بنیادی است. با گسترش آن به ویکی‌پدیا کمک کنید.
رده‌های صفحه: جرم (فیزیک)ذرات بنیادی فیزیک ذرات بنیادی مدل استاندارد (ذرات بنیادی)نظریه الکتروضعیف
قس عربی
بوزون هیغز (بالإنجلیزیة: Higgs boson) أو (جسیم الرب (بالإنجلیزیة: God particle) وهو الاسم الشائع فی الاعلام). جسیم أولی یُظن أنه المسؤول عن اکتساب المادة لکتلتها. وقد تم حدیثاً(فی 2011) عملیا فی مایعرف بـ مصادم الهادرونات الکبیر ، رصد إشارات لجسیم هیجز سیتم التأکد منها فی 2012 وهو ماقد یؤکد وجوده. وکان قد تنبأ به الفیزیائی الإسکتلندی "بیتر هیغز" عام 1964 بوجوده فی إطار النموذج الفیزیائی القیاسی الذی تفترض أن القوى الأساسیة قد انفصلت عند الانفجار العظیم ، وکانت قوة الجاذبیة هی أول ما انفصل ثم تبعتها بقیة القوى. ویُعتقد طبقا لهذه النظریة أن البوزون - وهو جسیم أولی افتراضی ثقیل ، تبلغ کتلته کتلة البروتون نحو 200 مرة - بأنه المسؤول عن طریق ما ینتجه من مجال هیجز عن حصول الجسیمات الأولیة کتلتها ، مثل الإلکترون والبروتون والنیوترون وغیرها . وهذا البوزون المفترض لم یتم تحسسه عملیا إلى الآن بسبب عدم توفر الطاقة الکافیة فی المعجلات الحالیة. ویعلق العلماء الآمال لرصده عملیا بواسطة مصادم الهادرونات الکبیر (LHC) حیث تصل فیه سرعة البروتونات إلى سرعة الضوء تقریبا. والأعظم من ذلک أنه فی معجل الهادرونات الکبیر سوف یصوب شعاعی بروتونات کل منهما بسرعة مقاربة لسرعة الضوء ضد بعضهما رأسیا، ثم دراسة نتائج هذا الاصطدام الذی یماثل ظروف الانفجار العظیم على مستوى مصغر. إلا أن تلک التجربة لا زالت لا تمثل ظروف اللحظة الزمنیة 10−35 من الثانیة الأولى بعد الانفجار العظیم، والتی یُعتقد أن بوزونات هیجز تکونت عندها والتی یتطلب تخلیقها ظروفا قد تصل إلى 5000 ملیار إلکترون فولت.
محتویات [اعرض]
[عدل]تأریخ

قدم بیتر هیغز نطریته عن الجسیم المسؤول عن کتلة الجسیمات الأولیة عام 1964 [2] [3] ویشارکه فی صیاغة تلک النظریة "جیرالد جورالنیک " و "کارل هاجن" و "توم کیبل " [4] وقدموا اقتراحا لآلیة تکتسب بواسطها الجسیمات کتلتها عن طریق تآثرها مع مجال یسمى "مجال هیغز " . کانت تلک النظریة قد وجدت تطبیق لها فی مجال فیزیاء الجوامد ولتفسیر ظاهرة توصیل فائق ، ثم تطورت الالیة للتطبیق على الجسیمات الأولیة. وطبقا لتلک النظریة فیفترض أن جمیع الجسیمات ذات کتلة مثل الکوارکات و اللبتونات ، وکذلک الجسیمات المسؤولة عن القوة الضعیفة ومنها بوزون-W و بوزون-Z تکتسب کتلتها من جسیم هیغز .
وفی عام 1968 طبق عبد السلام الفیزیائی الباکستانی ألیة تسمى "آلیة هیغز-کیبل " على القوة الضعیفة والتی اکتشفها "شیلدون لی جلاسجو " [5]و "ستیفن فاینبرج" بأنها المسؤولة عن تحلل بیتا ، وأکملوا بذلک النموذج العیاری للجسیمات الأولیة ، وحصل الثلاثة على جائزة نوبل فی الفیزیاء عام 1979 عن تلک الاکتشافات .
بذلک أصبح تفسیر خاصیة فیزیائیة وهی کتلة الجسیمات مرجوع إلى تأثیر مجال . ولیست تلک هی الظاهرة الوحیدة والمتمثلة فی تأثیر مجال هیغز وارتباطها بکتلة الجسیمات ، فإن کتل ما حولنا من مادة یعود إلى القوة النوویة الشدیدة الناشئة بین الکوارکات والتی تنتج النوکلیونات فی نواة الذرة. فکتلة الکوارکات تشکل جزءا صغیرا من کتلة النواة .
[عدل]خواصه

طبقا للنموذج العیاری لیس جسیم هیغز مشحونا ، وأن عزمه المغزلی مساویا للصفر ولذلک فهو یعتبر من ضمن البوزونات. وطبقا لحسابات مختبر فیرمیلاب الأمریکی عام 2006 فمن المفروض أن تبلغ کتلته بین 117 و 153 جیجا إلکترون فولت /c² ( محسوبة على أساس کتلة البوزون-دبلیو ).
فی مطلع عام 2011 حصل العلماء على أول نتائج التجارب الجاریة فی مصادم الهادرونات الکبیر التابع للوکالة الأوروبیة للأبحاث النوویة وقاموا بنشرها فی المجلات العلمیة ، وبأنها تشیر إلى وجود جسیم هیغز فی عدة من الکتل بدرجة عالیة من التأکد. وطبقا لتلک القیاسات تبلغ کتلة جسیم هیغز بین 116 - 130 جیجا إلکترون فولت/c² (تجربة أطلس[6]) أو بالتالی بین 115–127 جیجا إلکترون فولت/c² (تجربة لولب مرکب للمیون[7]).
کما توحی القیاسات باکتشاف جسیمات هیغز بطریقة مباشرة . وفی تلک القیاسات تبدو کتلة الجسیم بین 124 - 126 جیجا إلکترون فولت / /c² (للمقارنة : تبلغ کتلة البروتون و النیوترون نحو 1 جیجا إلکترون فولت/c²). ویأمل العلماء فی التاکد الکامل عن طریق إحصاءات النتائج خلال عام 2012. .[8]
نلاحظ أن المقالة تعطی کتلة البوزون لیس بالکیلوجرام وإنما بتعبیر طاقة الجسیم (بالجیجا إلکترون فولت) مقسومة على مربع سرعة الضوء ، طبقا لمعادلة اینشتاین عن تکافؤ المادة والطاقة .
تصور هیغنز : یتصور هیغنز أن مجال هبغنز ینشأ عن وجود جسیمات هیغنز ، وان هذا المجال یعتبر غلیظا بحیث تجد فیه الجسیمات مقاومة تحت تأثیره ویعمل هذا التأثیر على ظهور ما نسمیه کتلة الجسیم. فالإلکترون مثلا یلاقی فی مجال هیغنز مقاومة صغیرة فیکون له کتلة صغیرة أ أما جسیم آخر مثل البروتون فیجد - طبقا لنظریة هیغنز - مقاومة (لزوجة) أکبر فی محجال هیغنز فیظهر البروتون وله کتلة کبیرة.
فی مصادم الهادرونات الکبیر تتصادم بروتونات تدور فی حلقة المصادم بسرعة مقاربة لسرعة الضوء حیث تبلغ طاقة البروتونات المعجلة نحو 5و3 ترلیون إلکترون فولت ، ولکی تتصادم فیعمل الفیزیائیون على إرسال فیضا ثانیا من البروتونات لها نفس سرعة البروتونات الأصلیة ویدعونهما للاصطدام بطاقة تبلغ عندئذ ضعف طاقتیهما (أی 7 ترلیون إلکترون فولت . تلک الطاقة تحاکی ما کان موجودا من طاقة خلال الانفجار العظیم ولکن فی إطار صغری . أی تسمح تلک الطاقة وما یتولد منها من جسیمات (طبقا لتکافؤ المادة والطاقة لأینشتاین ) من متابعة الجسیمات التی ظهرت عقب حدوث الانفجار العظیم مباشرة . دراسة تلک الجسیمات تساعدنا على فهم نشأة المادة ونشأة الکون .
من ناحیة أخرى فلا یتضمن النموذج العیاری للجسیمات تفسیرا واضحا لوجود الجاذبیة وهی قوة أساسیة فی الکون . وکذلک لا یقول النموذج شیئا عن الطاقة المظلمة ولا عن المادة المظلمة واللتان تشکلان نحو 80 % من الکون ، ویأمل الفزیائیون أن یتوصلوا عن طریق مصادم الهادرونات الکبیر إلى أکتشافات تفسر لنا تلک الألغاز .
[عدل]اقرأ أیضا

جسیم أولی
بوزون
انفجار عظیم
قوى أساسیة
خط زمنی للانفجار العظیم
[أخف] ع • ن • تالجسیمات فی الفیزیاء
أولیة
فرمیونات
کوارکات
علوی • سفلی • ساحر • غریب • قمی • قعری
لبتونات
e⁻ • e+ • μ⁻ • μ+ • τ⁻ • τ+ • νe • νe • νμ • νμ • ντ • ντ
بوزونات
قیاسی
γ • g • W± • Z
أخرى
أشباح
افتراضیة
شریک فائق
غوجینو
غلوینو • غرافیتینو
أخرى
أکسینو • شارجینو • هیکسینو • نیوترالینو • سفرمیون
أخرى
A0 • دیلاتون • G • H⁰ • J • تکیون • X • Y • W' • Z' • نیترینو عقیم
مرکبة
هادرونات
باریونات / هایبرون
N (p • n) • Δ • Λ • Σ • Ξ • Ω
میزون / کوارکونیوم
π • ρ • η • η′ • φ • ω • J/ψ • ϒ • θ • K • B • D • T
أخرى
نواة الذرة • ذرة • ذرات شاذة (بوزترونیوم • میونیوم • أونیوم) • جزیء
افتراضیة
هادرونات شاذة
باریونات شاذة
دیباریون • بنتا کوارک
میزونات شاذة
کرة الغلوون • تترا کوارک
أشباه جسیمات
محلول دافیدوف • أکسیتون • ثغرة إلکترونیة • ماغنون • فونون • بلازمون • بولاریتون • بولارون • روتون
قوائم
قائمة الجسیمات • قائمة بأشباه الجسیمات • قائمة الباریونات • قائمة المیزونات • التسلسل الزمنی لاکتشاف الجسیمات‏
[عدل]إحالات

^ Higgs boson: scientists 99.999% sure 'God Particle' has been found.
^ Higgs, P. W. (1964). "Broken symmetries, massless particles and gauge fields". Phys. Lett. 12: 132. doi:10.1016/0031-9163(64)91136-9.‎
Higgs, P. W. (1964). "Broken symmetries and the masses of gauge bosons". Phys. Rev. Lett. 13: 508. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508.‎
^ Englert, F.; R. Brout (1964). "Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons". Phys. Rev. Lett. 13: 321. doi:10.1103/PhysRevLett.13.321.‎
^ Guralnik, G. S.; C. R. Hagen, T. W. B. Kibble (1964). "Global conservation laws and massless particles". Phys. Rev. Lett. 13: 585. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585.‎
^ Glashow, S. L. (1961). "Partial symmetries of weak interactions". Nucl. Phys. 22: 579. doi:10.1016/0029-5582(61)90469-2.‎
^ http://www.atlas.ch/news/2011/status-report-dec-2011.html
^ http://cms.web.cern.ch/news/cms-search-standard-model-higgs-boson-lhc-data-2010-and-2011
^ http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR25.11E.html
تصنیفات: کتلةبوزوناتنظریة کهروضعیففیزیاء الجسیماتالنموذج القیاسیجسیمات افتراضیة أولیة

قس ترکی آذری
Hiqqs bozonu, (bəzən sadəcə hiqqs, mətbuatda bəzən "tanrının zərrəciyi") – Standart modeldə Hiqqs mexanizmi nəticəsində meydana çıxan elementar hissəcikdir.
Hiqqs bozonunun axtarışı təcrübi fizikanın bugünki günə ən aktual məsələlərindən biridir. Bu zərrəciyin mövcüdluğu elementar zərrəciklərin Standart modelindən meydana çıxır. Qeyd etmək lazımdir ki, Standart model nəzəri model olmasına baxmayaraq, çoxsaylı təcrübələrdən uğurla çıxmışdır.
Hiqqs bozonu adıçəkilən nəzəriyyədə kütləyə cavabdeh olan zərrəcikdir. Buna görə onun kütləsi mövcud zərrəciklərin kütləsindən asılıdır. Son tədqiqatlara görə (E.Fermi adına laboratoriyada) Hiqqs bozonunun kütləsinə olan məhdudiyyət 185 QeV-dir. Kütlənin aşağı sərhəddi isə 114 QeV-dir. Kütləyə olan məhdudiyyət zamanla dəyişir və daha da dəqiqləşdirilir. 13 mart 2009-cu ildə "Rencontres de Moriond 2009"[1] konfransında Hiqqs bozonu ilə bağlı yeni nəticələr təqdim olundu: CDF və D0 təcrübələri 95% ehtimalla Xiqqs bozonunun kütləsinin 160-170 QeV intervalında olmadığını göstərir.[2]
Tədqiqatçılar Xiqqs bozonunun Böyük Adron Kollayderində (LHC, CERN) qeydə alınacağına ümid edirlər. Bu kollayder bir neçə uğursuzluqdan sonra, nəhayət 20 noyabr 2009-cu ildə işə başladı və hal-hazırda çalışmağa davam edir. Əgər Hiqqs bozonu 114-185 QeV kütlə intervalında tapılmasa, onda Standart modelin aqibəti sual altında qalacaq.
[redaktə]Xarici keçidlər

Kainatın ən böyük sirri açıldı: "Tanrı hissəciyi" tapıldı!
Phys. Rev. Lett. 13 (1964) p 508 – Hiqqs'in orijinal məqaləsi
Chris Quigg 2007 Rep. Prog. Phys. 70 1019-1053 – Spontaneous symmetry breaking as a basis of particle mass
Kateqoriya: Elementar zərrəciklər fizikası

قس اردو
ہیگ بوسون ، ذراتی طبیعیات میں ایک فوضی عددیہ عنصری ذرہ (scalar elementary particle) ہے جسکے وجود کی پیشگوئی معیادی نمونہ کے نظریہ سے حاصل ہونے والے مشاہدات کی بنیاد پر کی جاتی ہے۔ معیادی نمونہ میں پاۓ جانے والے ذرات میں یہ واحد ذرہ ہے کے جسکو ابھی تک دیکھا تو نہیں جاسکا ہے مگر یہ دیگر بنیادی ذرات کی کمیئت کے منبع کی وضاحت کرنے میں اہم ترین کردار ادا کرتا ہے (اسکا مطلب آسان الفاظ میں یوں کہ لیں کہ یہ اپنے وجود کی بلاواسطہ شہادت مہیا کرتا ہے۔) ، کمیئت کی تشریح بے وزن فوٹون اور بہت وزنی ڈبلو اور زیڈ بوسون کے سلسلے میں نہایت واضع ہوکر سامنے آجاتی ہے۔ انکے وجود کے بارے میں سب سے پہلے پیشگوئی ایک انگلستانی طبیعیاتداں ، پیٹر ہگ (Peter Higgs) نے 1964 میں کی تھی اور اسی کے نام کی نسبت سے ان ذرات کو ، ہگ بوسون کہا جاتا ہے۔
زمرہ جات: بوسونبرقی نحیف نظریہ
قس ترکی استانبولی
Peter Higgs, Gerald Guralnik, Richard Hagen, Tom Kibble[1], François Englert ve Robert Brout tarafından Standart Model'deki fermiyonlara kütle kazandırmak için varlığı öne sürülmüş spini 0 (sıfır) olan parçacık. H veya h olarak kısaltılır. Aralık 2011'de o zamanlar iki ana deneyin (ATLAS ve CMS) sözcüleri birbirlerinden bağımsız sonuçlara dayanarak Higgs parçacığının 125 GeV/c2 (133 proton kütlesi, 10−25 kg) değerinde bir kütleye sahip olabileceğini belirtti. Ayrıca yaptıkları açıklamada 115–130 GeV/c2 arası hariç Higgs'in bulunmayacağı diğer kütle aralıklarının önemli ölçüde elendiğini belirttiler.[2] BHÇ'nin kesin bir sonuç için gerekli cevabı 2012'nin sonunda vereceği söylendi.[3][4][5][6] 22 Haziran 2012'de CERN, yapılan deneylerin son durumu hakkında bir seminer verileceğini duyurdu.[7][8] 28 Haziran 2012 civarlarında parçacığın bulunduğu yönünde açıklamaların geleceği medyada yayılmaya başladı fakat bunun "sadece güçlü bir sinyal" mi yoksa resmi bir keşif mi olacağı belirsizdi.[9]
4 Temmuz 2012'de CERN, "Higgs bozonu ile tutarlı" bir parçacığın resmi keşfini açıklamaya yeterli olan "5 sigma" seviyesindeki sinyali doğruladı. Gerçekten de Higgs bozonunun teorik olarak tüm öngörülen özelliklerini taşıyıp taşımadığını ise ileride yapılacak olan araştırmaların göstereceği belirtildi.[10]
Kuramsal ayrıntılar [değiştir]

Standart Model içindeki kuvvet taşıyıcı ayar bozonları kısa erimli doğaları sebebi ile kütleli olmak zorundadırlar. Higgs spin'i 0 (sıfır) olan kompleks bir alandır. Bu iki yüksüz, iki de yüklü parçacığa karşılık gelir. Higgs potansiyeli Kendiliğinden Simetri Kırılması dolayısıyla bir vakum beklenen değerine VBD sahip olur. Aynı zamanda sözü geçen 4 parçacıktan sadece bir tanesi kalır. VBD, SU(2)_L ayar alanın 3 tane ayar parçacığına kütle verir. Bu 3 ayar parçacığı $W^{\pm}$ ve Z^0 bozonlarıdır.
Deneysel ayrıntılar [değiştir]

Varlığı deneysel olarak henüz ispatlanmamış olan Higgs bozon için LEP-2'den elde edilen sonuç kütlesinin 115 GeV'den büyük olması gerektiği şeklindedir. Arama çalışmalarına Fermilab da CDF ve D0 deneylerinde devam edilmektedir.
2008 yılının sonlarında çalışması planlanan CERN'deki LHC hızlandırıcısında yapılacak CMS deneyi, ATLAS, LHCb deneyi ve ALICE deneylerinde Higgs parçacığı yanı sıra Standart Model ötesinde nasıl bir fizik olduğu araştırlımaya devam etmektedir.CERN deneyinde bulunduğu sanılmaktadır.
13 Aralık 2011'de, ATLAS Deneyi ile 2011 yılı içerisinde elde edilen bulgular açıklandı. Bu bulgulara göre Higgs bozonunun kütlesi 131-453 GeV aralığında %95 ihtimalle bulunmamakla birlikte olası kütlesinin 126 GeV civarında olduğu tahmin ediliyor.[11] CMS deneyi ekibi ise 124 GeV civarında olduğu yönünde tahmin ettiklerini belirttiler.
Kaynaklar [değiştir]

^ Global Conservation Laws and Massless Particles
^ As of 13 December 2011 ATLAS excludes at the 95% confidence level energies outside 116–130 GeV/c2 and CMS excludes at the 95% confidence level energies outside 115–GeV/c2.
^ "ATLAS experiment presents latest Higgs search status". (CERN) , 13 December 2011, 13 December 2011 tarihinde erişilmiştir
^ "Detectors home in on Higgs boson". (Nature News) , 13 December 2011
^ "CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011". (CERN) , 13 December 2011, 13 December 2011 tarihinde erişilmiştir
^ "ATLAS and CMS experiments present Higgs search status". (CERN) , 13 December 2011, 13 December 2011 tarihinde erişilmiştir
^ Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012
^ "CERN to give update on Higgs search". (CERN) , 22 June 2012, 2 July 2011 tarihinde erişilmiştir
^ http://www.timeslive.co.za/scitech/2012/06/28/higgs-boson-particle-results-could-be-a-quantum-leap
^ "CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson". (CERN) , 4 July 2012, 4 July 2012 tarihinde erişilmiştir
^ Higgs Parçacığı Keşfedilmek Üzere Mi? | KBT Bilim, 13 Aralık 2011
[gizle] g • t • dFizikteki parçacıklar
Temel
Fermiyonlar
Kuarklar
u • d • s • c • b • t
Leptonlar
e- • e+ • μ- • μ+ • τ- • τ+ • νe • νμ • ντ
Bozonlar
Ayar
γ • g • W± • Z0
Diğerleri
Hayaletler
Kuramsal
Süpereşler
Gauginolar
Gluino • Gravitino
Diğerleri
Axino • Bosino • Chargino • Higgsino • Neutralino • Sfermiyon
Diğerleri
A0 • Dilaton • G • H0 • J • Takyon • X • Y • W' • Z' • Steril nötrino
Bileşik
Hadronlar
Baryonlar / Hiperonlar
N (p • n) • Δ • Λ • Σ • Ξ • Ω
Mezonlar / Kuarkonyumlar
π • ρ • η • η′ • φ • ω • J/ψ • ϒ • θ • K • B • D • T
Diğerleri
Atom çekirdeği • Atomlar • Egzotik atomlar (Pozitronyum • Müonyum • Onyum) • Moleküller
Kuramsal
Egzotik hadronlar
Egzotik baryonlar
Dibaryon • Pentakuark
Egzotik mezonlar
Glueball • Tetrakuark
Diğerleri
Mezonik molekül • Pomeron
Sankiparçacıklar
Davydov soliton • Eksiton • Magnon • Fonon • Plasmon • Polariton • Polaron • Roton
Listeler
Parçacıklar listesi • Sankiparçacıklar listesi • Baryonlar listesi • Mezonlar listesi • Parçacık keşiflerinin zaman çizelgesi
Parçacık fiziği ile ilgili bu madde bir taslaktır. İçeriğini geliştirerek Vikipedi'ye katkıda bulunabilirsiniz.
Kategoriler: Parçacık fiziği taslaklarıBozonlar
قس انگلیسی
In the Standard Model (SM) of particle physics, the Higgs boson is an elementary particle that gives mass to other elementary particles such as quarks and electrons through the Higgs mechanism. It belongs to a class of particles known as bosons, characterized by an integer value of their spin quantum number. The Higgs field is a quantum field that has a non-zero value in its ground state. The Higgs boson is the quantum of the Higgs field, just as the photon is the quantum of the electromagnetic field. The Higgs boson has a large mass however, which is why a high energy accelerator is needed to observe it. It is named after the British physicist Peter Higgs. The name boson is derived from the surname of Satyendra Nath Bose, a contemporary of the German physicist Albert Einstein. [3]
The existence of the Higgs boson was predicted by the Standard Model to explain how spontaneous breaking of electroweak symmetry (the Higgs mechanism) takes place in nature, which in turn explains why other elementary particles have mass.[Note 2] Its tentative discovery may validate the Standard Model as essentially correct, as it is the final elementary particle predicted by the Standard Model awaiting observation in particle physics experiments.[4] The Standard Model completely fixes the properties of the Higgs boson, except for its mass. It is expected to have no spin and no electric or colour charge, and it interacts with other particles through the weak interaction and Yukawa-type interactions between the various fermions and the Higgs field. Alternative sources of the Higgs mechanism that do not need the Higgs boson are also possible and would be considered if the existence of the Higgs boson were ruled out. They are known as Higgsless models.
Experiments to confirm and determine the nature of the Higgs boson using the Large Hadron Collider (LHC) at CERN began in early 2010, and were performed at Fermilab's Tevatron until its closure in late 2011. Mathematical consistency of the Standard Model requires that any mechanism capable of generating the masses of elementary particles become visible at energies above 1.4 TeV;[5] therefore, the LHC (designed to collide two 7 to 8 TeV proton beams) was built to answer the question of whether or not the Higgs boson actually exists.[6]
In December 2011, the two main experiments at the LHC (ATLAS and CMS) both reported independently that their data hinted at a possibility the Higgs may exist with a mass around 125 GeV/c2 (about 133 proton masses, on the order of 10−25 kg), with masses outside the range 115–130 GeV/c2 very likely to be ruled out.[7][8][9][10][11] On 4 July 2012, CERN confirmed the "five sigma" level of evidence needed to show a formal discovery of a particle which was "consistent with the Higgs boson", acknowledging that further work would be needed to conclude that it indeed had all theoretically predicted properties of the Higgs boson, and exactly which version of the Standard Model it best supported if confirmed.[2][12][13][14][15]
Contents [show]
[edit]History


The six authors of the 1964 PRL papers, who received the 2010 J. J. Sakurai Prize for their work. From left to right: Kibble, Guralnik, Hagen, Englert, Brout. Right: Higgs.
See also: 1964 PRL symmetry breaking papers and Higgs mechanism
Particle physicists believe matter to be made from fundamental particles whose interactions are mediated by exchange particles known as force carriers. At the start of the 1960s a number of these particles had been discovered or proposed, along with theories suggesting how they relate to each other. However these theories were known to be incomplete. One omission was that they could not explain the origins of mass as a property of matter. Goldstone's theorem, relating to continuous symmetries within some theories, also appeared to rule out many obvious solutions. [16]
The Higgs mechanism is a process by which vector bosons can get rest mass without explicitly breaking gauge invariance. The proposal for such a spontaneous symmetry breaking mechanism was originally suggested in 1962 by Philip Warren Anderson[17] and developed into a full relativistic[disambiguation needed] model in 1964 independently and almost simultaneously by three groups of physicists: by François Englert and Robert Brout;[18] by Peter Higgs;[19] and by Gerald Guralnik, C. R. Hagen, and Tom Kibble (GHK).[20] Properties of the model were further considered by Guralnik in 1965[21] and by Higgs in 1966.[22] The papers showed that when a gauge theory is combined with an additional field which spontaneously breaks the symmetry group, the gauge bosons can consistently acquire a finite mass. In 1967, Steven Weinberg and Abdus Salam were the first to apply the Higgs mechanism to the breaking of the electroweak symmetry, and showed how a Higgs mechanism could be incorporated into Sheldon Glashow's electroweak theory,[23][24][25] in what became the Standard Model of particle physics.
Wikinews has news related to:
2010 Sakurai Prize awarded for 1964 Higgs Boson theory work
Prospective Nobel Prize for Higgs boson work disputed
The three papers written in 1964 were each recognized as milestone papers during Physical Review Letters's 50th anniversary celebration.[26] Their six authors were also awarded the 2010 J. J. Sakurai Prize for Theoretical Particle Physics for this work.[27] (A dispute also arose the same year; in the event of a Nobel Prize up to 3 scientists would be eligible, with 6 authors credited for the papers.[28] ) Two of the three PRL papers (by Higgs and by GHK) contained equations for the hypothetical field that would eventually become known as the Higgs field and its hypothetical quantum, the Higgs boson. Higgs' subsequent 1966 paper showed the decay mechanism of the boson; only a massive boson can decay and the decays can prove the mechanism.
In the paper by Higgs the boson is massive, and in a closing sentence Higgs writes that "an essential feature" of the theory "is the prediction of incomplete multiplets of scalar and vector bosons". In the paper by GHK the boson is massless and decoupled from the massive states. In reviews dated 2009 and 2011, Guralnik states that in the GHK model the boson is massless only in a lowest-order approximation, but it is not subject to any constraint and acquires mass at higher orders, and adds that the GHK paper was the only one to show that there are no massless Goldstone bosons in the model and to give a complete analysis of the general Higgs mechanism.[29][30]
In addition to explaining how mass is acquired by vector bosons, the Higgs mechanism also predicts the ratio between the W boson and Z boson masses as well as their couplings with each other and with the Standard Model quarks and leptons. Many of these predictions have subsequently been verified by precise measurements performed at the LEP and the SLC colliders, thus overwhelmingly confirming that some kind of Higgs mechanism does take place in nature,[31] but the exact manner by which it happens is not yet proven. The results of searching for the Higgs boson are expected to provide evidence about how this is realized in nature.
[edit]Theoretical properties

Main article: Higgs mechanism


Summary of interactions between particles described by the Standard Model.


A one-loop Feynman diagram of the first-order correction to the Higgs mass. The Higgs boson couples strongly to the top quark so it may, if heavy enough, decay into top–anti-top quark pairs.
The Standard Model predicts the existence of a field, called the Higgs field, which has a non-zero amplitude in its ground state; i.e. a non-zero vacuum expectation value. The existence of this non-zero vacuum expectation spontaneously breaks electroweak gauge symmetry which in turn gives rise to the Higgs mechanism. It is the simplest process capable of giving mass to the gauge bosons while remaining compatible with gauge theories.[citation needed] The field can be pictured as a pool of molasses that "sticks" to the otherwise massless fundamental particles that travel through the field, converting them into particles with mass that form (for example) the components of atoms. Its quantum would be a scalar boson, known as the Higgs boson.[citation needed]
In the Standard Model, the Higgs field consists of two neutral and two charged component fields. Both of the charged components and one of the neutral fields are Goldstone bosons, which act as the longitudinal third-polarization components of the massive W+, W–, and Z bosons.[citation needed] The quantum of the remaining neutral component corresponds to (and is theoretically realized as) the massive Higgs boson. Since the Higgs field is a scalar field, the Higgs boson has no spin. The Higgs boson is also its own antiparticle and is CP-even, and has zero electric and color charge.[citation needed]
The Standard Model does not predict the mass of the Higgs boson.[citation needed] If that mass is between 115 and 180 GeV/c2, then the Standard Model can be valid at energy scales all the way up to the Planck scale (1016 TeV).[citation needed] Many theorists expect new physics beyond the Standard Model to emerge at the TeV-scale, based on unsatisfactory properties of the Standard Model.[citation needed] The highest possible mass scale allowed for the Higgs boson (or some other electroweak symmetry breaking mechanism) is 1.4 TeV; beyond this point, the Standard Model becomes inconsistent without such a mechanism, because unitarity is violated in certain scattering processes.[citation needed]
In theory the mass of the Higgs boson can be estimated indirectly. In the Standard Model, the Higgs boson has a number of indirect effects; most notably, Higgs loops result in tiny corrections to masses of W and Z bosons. Precision measurements of electroweak parameters, such as the Fermi constant and masses of W/Z bosons, can be used to constrain the mass of the Higgs. As of July 2011, the precision electroweak measurements tell us that the mass of the Higgs boson is lower than about 161 GeV/c2 at 95% confidence level (CL). This upper bound increases to 185 GeV/c2 when including the LEP-2 direct search lower bound of 114.4 GeV/c2.[31] These indirect constraints rely on the assumption that the Standard Model is correct. It may still be possible to discover a Higgs boson above 185 GeV/c2 if it is accompanied by other particles beyond those predicted by the Standard Model.[citation needed]
The minimal Standard Model as described above contains only one complex isospin Higgs doublet, however, it also is possible to have an extended Higgs sector with additional doublets or triplets. The non-minimal Higgs sector favored by theory are the two-Higgs-doublet models (2HDM), which predict the existence of a quintet of scalar particles: two CP-even neutral Higgs bosons h0 and H0, a CP-odd neutral Higgs boson A0, and two charged Higgs particles H±. The key method to distinguish different variations of the 2HDM models and the minimal SM involves their coupling and the branching ratios of the Higgs decays. The so called Type-I model has one higgs doublet coupling to up and down quarks, while the second doublet does not couple to quarks. This model has two interesting limits, in which the lightest higgs doesn't couple to either fermions (fermiophobic) or gauge bosons (gauge-phobic). In the 2HDM of Type-II, one Higgs doublet only couples to up-type quarks, while the other only couples to down-type quarks.
Many extensions to the Standard Model, including supersymmetry (SUSY), often contain an extended Higgs sector. Many supersymmetric models predict that the lightest Higgs boson will have a mass only slightly above the current experimental limits, at around 120 GeV/c2 or less.[citation needed] The heavily researched Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) belongs to the class of models with a Type-II two-Higgs-doublet sector and could be ruled out by the observation of a higgs belonging to a Type-I 2HDM.
[edit]Alternative mechanisms for electroweak symmetry breaking
Main article: Higgsless model
In the years since the Higgs field and boson were proposed, several alternative models have been proposed by which the Higgs mechanism might be realized. The Higgs boson exists in some but not all theories. For example, it exists in the Standard Model and extensions such as the Minimal Supersymmetric Standard Model yet is not expected to exist in alternative models such as Technicolor. Models which do not include a Higgs field or a Higgs boson are known as Higgsless models. In these models, strongly interacting dynamics rather than an additional (Higgs) field produce the non-zero vacuum expectation value that breaks electroweak symmetry. A partial list of these alternative mechanisms are:
Technicolor,[32] a class of models that attempts to mimic the dynamics of the strong force as a way of breaking electroweak symmetry.
Extra dimensional Higgsless models where the role of the Higgs field is played by the fifth component of the gauge field.[33]
Abbott-Farhi models of composite W and Z vector bosons.[34]
Top quark condensate theory in which a fundamental scalar Higgs field is replaced by a composite field composed of the top quark and its antiquark.
The braid model of Standard Model particles by Sundance Bilson-Thompson, compatible with loop quantum gravity and similar theories.[35]
A goal of the LHC and Tevatron experiments is to distinguish between these models and determine if the Higgs boson exists or not.
[edit]Experimental search


This section documents a current event. Information may change rapidly as the event progresses. (July 2012)


Status as of March 2011.[citation needed] Colored sections have been ruled out to the stated confidence intervals either by indirect measurements and LEP experiments (green) or by Tevatron experiments (orange).

Feynman diagrams showing two ways the Higgs boson might be produced at the LHC. Left: two gluons convert to top/anti-top quark pairs, which combine. Right: two quarks emit W or Z bosons, which combine.
Wikimedia Commons has media related to: Large Hadron Collider
Like other massive particles (e.g. the top quark and W and Z bosons), Higgs bosons created in particle accelerators decay long before they reach any of the detectors. However, the Standard Model precisely predicts the possible modes of decay and their probabilities. This allows the creation of a Higgs boson to be shown by careful examination of the decay products of collisions. The experimental search therefore commenced in the 1980s[specify] with the opening of particle accelerators sufficiently powerful to provide evidence related to the Higgs boson.
Prior to the year 2000, data gathered at the Large Electron–Positron Collider (LEP) at CERN had allowed an experimental lower bound to be set for the mass of the Standard Model Higgs boson of 114.4 GeV/c2 at the 95% confidence level (CL). The same experiment has produced a small number of events that could be interpreted as resulting from Higgs bosons with a mass just above this cut off — around 115 GeV — but the number of events was insufficient to draw definite conclusions.[36] The LEP was shut down in 2000 due to construction of its successor, the Large Hadron Collider (LHC).
Full operation at the LHC was delayed for 14 months from its initial successful tests on 10 September 2008, until mid-November 2009,[37][38] following a magnet quench event 9 days after its inaugural tests that damaged over 50 superconducting magnets and contaminated the vacuum system.[39] The quench was traced to a faulty electrical connection and repairs took several months;[40][41] electrical fault detection and rapid quench-handling systems were also upgraded.
At the Fermilab Tevatron, there were also ongoing experiments searching for the Higgs boson. As of July 2010, combined data from CDF and DØ experiments at the Tevatron were sufficient to exclude the Higgs boson in the range 158-175 GeV/c2 at 95% CL.[42][43] Preliminary results as of July 2011 extended the excluded region to the range 156-177 GeV/c2 at 95% CL.[44]
Data collection and analysis in search of Higgs intensified from 30 March 2010 when the LHC began operating at 3.5 TeV.[45] Preliminary results from the ATLAS and CMS experiments at the LHC as of July 2011 exclude a Standard Model Higgs boson in the mass range 155-190 GeV/c2[46] and 149-206 GeV/c2,[47] respectively, at 95% CL. All of the above confidence intervals were derived using the CLs method.
By 2011 the Higgs boson had yet to be confirmed experimentally,[48] despite large efforts invested in accelerator experiments at CERN and Fermilab, and media reports of possible evidence.[49][50][51]
As of December 2011 the search had narrowed to the approximate region 115–130 GeV with a specific focus around 125 GeV where both the ATLAS and CMS experiments independently report an excess of events,[8][10] meaning that a higher than expected number of particle patterns compatible with the decay of a Higgs boson were detected in this energy range. The data is not yet sufficient to show whether or not these excesses are due to background fluctuations (i.e. random chance or other causes), and its statistical significance is not large enough to draw conclusions yet or even formally to count as an "observation", but the fact that the two independent experiments have shown excesses at around the same mass has led to considerable excitement in the particle physics community.[52]
On 22 December 2011, the DØ Collaboration also reported limitations on the Higgs boson within the Minimal Supersymmetric Standard Model, an extension to the Standard Model. Proton-antiproton (pp) collisions with a centre-of-mass energy of 1.96 TeV had allowed them to set an upper limit for Higgs boson production within MSSM ranging from 90 to 300 GeV, and excluding tanβ 20–30 for masses of the Higgs boson below 180 GeV (tanβ is the ratio of the two Higgs doublet vacuum expectation values).[53]
On February 7, the ATLAS and CMS experiments updated their results. After further analysis, their initial December results were mostly confirmed with the same statistical significance, indicating that the Standard Model Higgs boson, if it exists, is most likely to have a mass constrained to the range 116-131 GeV by the ATLAS experiment, and 115-127 GeV by CMS.[54][55][56]
On 7 March 2012, the DØ and CDF Collaborations announced that, after analyzing the full data set from the Tevatron accelerator, they found excesses in their data that might be interpreted as coming from a Higgs boson with a mass in the region of 115 to 135 GeV/c2. The significance of the excesses is quantified as 2.2 standard deviations, not enough to rule out that they are due to a statistical fluctuation. This new result also extends the range of Higgs-mass values excluded by the Tevatron experiments at 95% CL, which becomes 147-179 GeV/c2.[57][58]
On 2 July 2012, the ATLAS collaboration published additional analyses of their 2011 data, excluding boson mass ranges of 111.4 GeV to 116.6 GeV, 119.4 GeV to 122.1 GeV, and 129.2 GeV to 541 GeV. They observed an excess of events corresponding to the Higgs boson mass hypotheses around 126 GeV with a local significance of 2.9 sigma.[59] On the same date, the DØ and CDF Collaborations announced further analysis that increased their confidence. The significance of the excesses at energies between 115-140 GeV is now quantified as 2.9 standard deviations, corresponding to a 1 in 550 probability of being due to a statistical fluctuation. However, this still fell short of the 5 sigma confidence, therefore the results of the LHC experiments are necessary to establish a discovery. They exclude Higgs mass ranges at 100–103 and 147–180 GeV.[60][61]
As at December 2011, it was expected that the LHC would provide sufficient data to either exclude or confirm the existence of the Standard Model Higgs boson by the end of 2012, when their new 2012 collision data (at energies of 8 TeV) is examined.[62]
On 22 June 2012 CERN announced an upcoming seminar covering tentative findings for 2012,[63][64] and shortly afterwards rumors began to spread in the media that this would include a major announcement, but it was unclear whether this would be a stronger signal or a formal discovery.[65][66] On 4 July 2012 CERN "announce[d] the discovery of a boson with mass 125.3 ± 0.6 GeV/c2 within 4.9 sigma." This meets the formal level required to announce a new particle which is "consistent with" the Higgs boson, but scientists are cautious as to whether it is formally identified as actually being the Higgs boson, pending further analysis.[2]
[edit]Timeline of experimental evidence
All results refer to the Standard Model Higgs boson, unless otherwise stated.
2000–2004 – using data collected before 2000, in 2003–2004 Large Electron–Positron Collider experiments published papers which set a lower bound for the Higgs boson of 114.4 GeV/c2 at the 95% confidence level (CL), with a small number of events around 115 GeV.[36]
July 2010 – data from CDF (Fermilab) and DØ (Tevatron) experiments exclude the Higgs boson in the range 158–175 GeV/c2 at 95% CL.[42][43]
24 April 2011 – media reports 'rumors' of a find;[67] these were debunked by May 2011.[68] They had not been a hoax, but were based on unofficial, unreviewed results.[69]
24 July 2011 – the LHC reported possible signs of the particle, the ATLAS Note concluding: "In the low mass range (c. 120–140 GeV) an excess of events with a significance of approximately 2.8 sigma above the background expectation is observed" and the BBC reporting that "interesting particle events at a mass of between 140 and 145 GeV" were found.[70][71] These findings were repeated shortly thereafter by researchers at the Tevatron with a spokesman stating that: "There are some intriguing things going on around a mass of 140GeV."[70] On 22 August 2011 it was reported that these anomalous results had become insignificant on the inclusion of more data from ATLAS and CMS and that the non-existence of the particle had been confirmed by LHC collisions to 95% certainty between 145–466 GeV (except for a few small islands around 250 GeV).[72]
23–24 July 2011 – Preliminary LHC results exclude the ranges 155–190 GeV/c2 (ATLAS)[46] and 149–206 GeV/c2 (CMS)[47] at 95% CL.
27 July 2011 – preliminary CDF/DØ results extend the excluded range to 156–177 GeV/c2 at 95% CL.[44]
18 November 2011 – a combined analysis of ATLAS and CMS data further narrowed the window for the allowed values of the Higgs boson mass to 114–141 GeV.[73]
13 December 2011 – experimental results were announced from the ATLAS and CMS experiments, indicating that if the Higgs boson exists, its mass is limited to the range 116–130 GeV (ATLAS) or 115–127 GeV (CMS), with other masses excluded at 95% CL. Observed excesses of events at around 124 GeV (CMS) and 125–126 GeV (ATLAS) are consistent with the presence of a Higgs boson signal, but also consistent with fluctuations in the background. The global statistical significances of the excesses are 1.9 sigma (CMS) and 2.6 sigma (ATLAS) after correction for the look elsewhere effect.[8][10] As of 13 December 2011, a combined result is not yet available.
22 December 2011 – the DØ Collaboration also sets limits on Higgs boson masses within the Minimal Supersymmetric Standard Model (an extension of the Standard Model), with an upper limit for production ranging from 90 to 300 GeV, and excluding tanβ 20–30 for Higgs boson masses below 180 GeV at 95% CL.[53]
7 February 2012 – updating the December results, the ATLAS and CMS experiments constrain the Standard Model Higgs boson, if it exists, to the range 116-131 GeV and 115-127 GeV, respectively, with the same statistical significance as before.[54][55][56]
7 March 2012 – the DØ and CDF Collaborations announced that they found excesses that might be interpreted as coming from a Higgs boson with a mass in the region of 115 to 135 GeV/c2 in the full sample of data from Tevatron. The significance of the excesses is quantified as 2.2 standard deviations, corresponding to a 1 in 250 probability of being due to a statistical fluctuation. This is a lower significance, but consistent with and independent of the ATLAS and CMS data at the LHC.[74][75]
2 July 2012 – the ATLAS collaboration further analyzed their 2011 data, excluding Higgs mass ranges of 111.4 GeV to 116.6 GeV, 119.4 GeV to 122.1 GeV, and 129.2 GeV to 541 GeV. Higgs bosons are probably located at 126 GeV with significance of 2.9 sigma.[59] On the same day, the DØ and CDF Collaborations also announced further analysis, increasing their confidence that the data between 115–140 GeV is corresponding to a Higgs boson to 2.9 sigma, excluding mass ranges at 100–103 and 147–180 GeV.[60][61]
4 July 2012 – the CMS at CERN team "announces the discovery of a boson with mass 125.3 ± 0.6 GeV/c2 within 4.9 sigma." and ATLAS collaboration announced that "we observe in our data clear signs of a new particle, at the level of 5 sigma, in the mass region around 126 GeV." These findings meets the formal level required to announce a new particle which is "consistent with" the Higgs boson, but scientists are cautious as to whether it is formally identified as actually being the Higgs boson, pending further analysis.[2]
[edit]"The God particle"

The Higgs boson is often referred to as "the God particle" by the media,[76] after the title of Leon Lederman's popular science book on particle physics, The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?[77][78] While use of this term may have contributed to increased media interest,[78] many scientists dislike it, since it overstates the particle's importance, not least since its discovery would still leave unanswered questions about the unification of quantum chromodynamics, the electroweak interaction, and gravity, as well as the ultimate origin of the universe.[76][79]
Lederman said he gave it the nickname "The God Particle" because the particle is "so central to the state of physics today, so crucial to our understanding of the structure of matter, yet so elusive,"[76][77][80] but jokingly added that a second reason was because "the publisher wouldn't let us call it the Goddamn Particle, though that might be a more appropriate title, given its villainous nature and the expense it is causing."[77]
A renaming competition conducted by the science correspondent for the British Guardian newspaper chose the name "the champagne bottle boson" as the best from among their submissions: "The bottom of a champagne bottle is in the shape of the Higgs potential and is often used as an illustration in physics lectures. So it's not an embarrassingly grandiose name, it is memorable, and [it] has some physics connection too."[81]
[edit]See also

Book: Particles of the Standard Model
Wikipedia books are collections of articles that can be downloaded or ordered in print.
Bose–Einstein statistics
Dalitz plot
Higgs boson in fiction
Quantum triviality
ZZ diboson
[edit]Notes

^ Note that such events also occur due background processes. Detection involves a statistically significant excess of such events at specific energies.
^ Only 1% of the mass of composite particles, such as the proton and neutron, is due to the Higgs mechanism. The other 99% is due to the mass of the kinetic energies of particles inside baryons, all constrained by the strong interaction. Of course kinetic energy requires mass in the first place so in some sense this too is dependent on the Higgs albeit less directly.
[edit]References

^ "Higgs boson: scientists 99.999% sure 'God Particle' has been found". Telegraph. Retrieved 2012-07-04.
^ a b c d "CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson". CERN. 4 July 2012. Retrieved 4 July 2012.
^ "boson (dictionary entry)". Merriam-Webster's Online Dictionary. Retrieved 2010-03-21.
^ Griffiths, David (2008). "12.1 The Higgs Boson". Introduction to Elementary Particles (Second, Revised ed.). Wiley-VCH. p. 403. ISBN 978-3-527-40601-2. "The Higgs particle is the only element in the Standard Model for which there is as yet no compelling experimental evidence."
^ Lee, Benjamin W.; Quigg, C.; Thacker, H. B. (1977). "Weak interactions at very high energies: The role of the Higgs-boson mass". Physical Review D 16 (5): 1519–1531. Bibcode 1977PhRvD..16.1519L. DOI:10.1103/PhysRevD.16.1519.
^ "Huge $10 billion collider resumes hunt for 'God particle' - CNN.com". CNN. 11 November 2009. Retrieved 4 May 2010.
^ As of 13 December 2011 ATLAS excluded at the 95% confidence level energies outside 116–130 GeV/c2 and CMS excludes at the 95% confidence level energies outside 115–127 GeV/c2.
^ a b c "ATLAS experiment presents latest Higgs search status". CERN. 13 December 2011. Retrieved 13 December 2011.
^ "Detectors home in on Higgs boson". Nature News. 13 December 2011.
^ a b c "CMS search for the Standard Model Higgs Boson in LHC data from 2010 and 2011". CERN. 13 December 2011. Retrieved 13 December 2011.
^ "ATLAS and CMS experiments present Higgs search status". CERN. 13 December 2011. Retrieved 13 December 2011.
^ Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV
^ Latest Results from ATLAS Higgs Search
^ Video (04:38) - CERN Announcement (4 July 2012) Of Higgs Boson Discovery.
^ Overbye, Dennis (July 4, 2012). "A New Particle Could Be Physics’ Holy Grail". New York Times. Retrieved July 4, 2012.
^ Goldstone, J; Salam, Abdus; Weinberg, Steven (1962). "Broken Symmetries". Physical Review 127: 965–970. Bibcode 1962PhRv..127..965G. DOI:10.1103/PhysRev.127.965.
^ Anderson, P. (1963). "Plasmons, gauge invariance and mass". Physical Review 130: 439. Bibcode 1963PhRv..130..439A. DOI:10.1103/PhysRev.130.439.
^ Englert, François; Brout, Robert (1964). "Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons". Physical Review Letters 13 (9): 321–23. Bibcode 1964PhRvL..13..321E. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.321.
^ Higgs, Peter (1964). "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons". Physical Review Letters 13 (16): 508–509. Bibcode 1964PhRvL..13..508H. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508.
^ Guralnik, Gerald; Hagen, C. R.; Kibble, T. W. B. (1964). "Global Conservation Laws and Massless Particles". Physical Review Letters 13 (20): 585–587. Bibcode 1964PhRvL..13..585G. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.585.
^ G.S. Guralnik (2011). "GAUGE INVARIANCE AND THE GOLDSTONE THEOREM – 1965 Feldafing talk". Modern Physics Letters A 26 (19): 1381–1392. arXiv:1107.4592v1. Bibcode 2011MPLA...26.1381G. DOI:10.1142/S0217732311036188.
^ Higgs, Peter (1966). "Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons". Physical Review 145 (4): 1156–1163. Bibcode 1966PhRv..145.1156H. DOI:10.1103/PhysRev.145.1156.
^ S.L. Glashow (1961). "Partial-symmetries of weak interactions". Nuclear Physics 22 (4): 579–588. Bibcode 1961NucPh..22..579G. DOI:10.1016/0029-5582(61)90469-2.
^ S. Weinberg (1967). "A Model of Leptons". Physical Review Letters 19 (21): 1264–1266. Bibcode 1967PhRvL..19.1264W. DOI:10.1103/PhysRevLett.19.1264.
^ A. Salam (1968). N. Svartholm. ed. Elementary Particle Physics: Relativistic Groups and Analyticity. Eighth Nobel Symposium. Stockholm: Almquvist and Wiksell. pp. 367.
^ Physical Review Letters – 50th Anniversary Milestone Papers. Physical Review Letters.
^ "American Physical Society — J. J. Sakurai Prize Winners".
^ Merali, Zeeya (4 August 2010). "Physicists get political over Higgs". Nature Magazine. Retrieved 28 December 2011.
^ G.S. Guralnik (2009). "The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles". International Journal of Modern Physics A 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode 2009IJMPA..24.2601G. DOI:10.1142/S0217751X09045431.
^ Guralnik (11 October 2011). "Guralnik, G.S. The Beginnings of Spontaneous Symmetry Breaking in Particle Physics. Proceedings of the DPF-2011 Conference, Providence, RI, 8–13 August 2011". arXiv:1110.2253v1 [physics.hist-ph].
^ a b "LEP Electroweak Working Group".
^ S. Dimopoulos and Leonard Susskind (1979). "Mass Without Scalars". Nuclear Physics B 155: 237–252. Bibcode 1979NuPhB.155..237D. DOI:10.1016/0550-3213(79)90364-X.
^ C. Csaki and C. Grojean and L. Pilo and J. Terning (2004). "Towards a realistic model of Higgsless electroweak symmetry breaking". Physical Review Letters 92 (10): 101802. arXiv:hep-ph/0308038. Bibcode 2004PhRvL..92j1802C. DOI:10.1103/PhysRevLett.92.101802. PMID 15089195.
^ L. F. Abbott and E. Farhi (1981). "Are the Weak Interactions Strong?". Physics Letters B 101: 69. Bibcode 1981PhLB..101...69A. DOI:10.1016/0370-2693(81)90492-5.
^ Bilson-Thompson, Sundance O.; Markopoulou, Fotini; Smolin, Lee (2007). "Quantum gravity and the standard model". Class. Quantum Grav. 24 (16): 3975–3993. arXiv:hep-th/0603022. Bibcode 2007CQGra..24.3975B. DOI:10.1088/0264-9381/24/16/002.
^ a b W.-M. Yao et al. (2006). Searches for Higgs Bosons "Review of Particle Physics". Journal of Physics G 33: 1. arXiv:astro-ph/0601168. Bibcode 2006JPhG...33....1Y. DOI:10.1088/0954-3899/33/1/001.
^ "CERN management confirms new LHC restart schedule". CERN Press Office. 9 February 2009. Retrieved 10 February 2009.
^ "CERN reports on progress towards LHC restart". CERN Press Office. 19 June 2009. Retrieved 21 July 2009.
^ "Interim Summary Report on the Analysis of the 19 September 2008 Incident at the LHC" (PDF). CERN. 15 October 2008. EDMS 973073. Retrieved 2009-09-28.
^ "CERN releases analysis of LHC incident" (Press release). CERN Press Office. 16 October 2008. Retrieved 2009-09-28.
^ "LHC to restart in 2009" (Press release). CERN Press Office. 5 December 2008. Retrieved 8 December 2008.
^ a b T. Aaltonen (CDF and DØ Collaborations) (2010). "Combination of Tevatron searches for the standard model Higgs boson in the W+W− decay mode". Physical Review Letters 104 (6). arXiv:1001.4162. Bibcode 2010PhRvL.104f1802A. DOI:10.1103/PhysRevLett.104.061802.
^ a b "Fermilab experiments narrow allowed mass range for Higgs boson". Fermilab. 26 July 2010. Retrieved 26 July 2010.
^ a b The CDF & D0 Collaborations (27 July 2011). "Combined CDF and D0 Upper Limits on Standard Model Higgs Boson Production with up to 8.6 fb-1 of Data". arXiv:1107.5518 [hep-ex].
^ "CERN Bulletin Issue No. 18-20/2010 – Monday 3 May 2010". Cdsweb.cern.ch. 3 May 2010. Retrieved 7 December 2011.
^ a b "Combined Standard Model Higgs Boson Searches in pp Collisions at root-s = 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC". 24 July 2011. ATLAS-CONF-2011-112.
^ a b "Search for standard model Higgs boson in pp collisions at sqrt{s}=7 TeV". 23 July 2011. CMS-PAS-HIG-11-011.
^ Scientists present first “bread-and-butter” results from LHC collisions Symmetry Breaking, 8 June 2010
^ Potential Higgs boson discovery: "Higgs Boson: Glimpses of the God particle." New Scientist, 2 March 2007
^ Rincon, Paul (10 March 2004). "'God particle' may have been seen". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
^ Rincon, Paul (14 June 2010). "US experiment hints at 'multiple God particles'". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
^ LHC: Higgs boson 'may have been glimpsed' – BBC News, 13 December 2011 – "two experiments at the LHC see hints of the Higgs at the same mass, fuelling huge excitement" ... "the simple fact that both Atlas and CMS seem to be seeing a data spike at the same mass has been enough to cause enormous excitement in the particle physics community."
^ a b "Search for Higgs bosons of the minimal supersymmetric standard model in p-p collisions at sqrt(s)=1.96 TeV". DØ Collaboration. 22 December 2011. Retrieved 23 December 2011.
^ a b "ATLAS and CMS experiments submit Higgs search papers" (Press release). CERN Press Release. 7 February 2012. Retrieved 2012-07-03.
^ a b ATLAS Collaboration (2012). "Combined search for the Standard Model Higgs boson using up to 4.9 fb-1 of pp collision data at s=7 TeV with the ATLAS detector at the LHC". Physics Letters B 710 (1): 49-66. arXiv:1202.1408. DOI:10.1016/j.physletb.2012.02.044.
^ a b CMS Collaboration (2012). "Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at s=7 TeV". Physics Letters B 710 (1): 26-48. arXiv:1202.1488. DOI:10.1016/j.physletb.2012.02.064.
^ "Tevatron experiments report latest results in search for Higgs". 7 March 2012.
^ Overbye, Dennis (7 March 2012). "Data Hint at Hypothetical Particle, Key to Mass in the Universe". NYT. Retrieved 7 March 2012.
^ a b ATLAS Collaboration (2 July 2012). "Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector". arXiv:1207.0319 [hep-ex].
^ a b "Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle". Fermilab press room. July 2, 2012. Retrieved July 2, 2012.
^ a b The CDF & D0 Collaborations (2 July 2012). "Updated Combination of CDF and D0 Searches for Standard Model Higgs Boson Production with up to 10.0 fb-1 of Data". arXiv:1207.0449 [hep-ex].
^ CERN press release #25.11, 13 December 2011 – "the statistical significance is not large enough to say anything conclusive. As of today what we see is consistent either with a background fluctuation or with the presence of the boson. Refined analyses and additional data delivered in 2012 by this magnificent machine will definitely give an answer"
^ "Press Conference: Update on the search for the Higgs boson at CERN on 4 July 2012". Indico.cern.ch. 2012-06-22. Retrieved 2012-07-04.
^ "CERN to give update on Higgs search". CERN. 22 June 2012. Retrieved 2 July 2011.
^ "Higgs boson particle results could be a quantum leap". Times LIVE. 2012-06-28. Retrieved 2012-07-04.
^ CERN prepares to deliver Higgs particle findings - Australian Broadcasting Corporation - Retrieved 4 July 2012.
^ "Mass hysteria! Science world buzzing over rumours the elusive 'God Particle' has finally been found- dailymail.co.uk". Mail Online. 24 April 2011. Retrieved 24 April 2011.
^ Brumfiel, Geoff (2011). "The collider that cried 'Higgs'". Nature. Bibcode 2011Natur.473..136B. DOI:10.1038/473136a.
^ Butterworth, Jon (24 April 2011). "The Guardian, "Rumours of the Higgs at ATLAS"". Guardian. Retrieved 7 December 2011.
^ a b Rincon, Paul (24 July 2011). "Higgs boson 'hints' also seen by US lab". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
^ "Combined Standard Model Higgs Boson Searches in pp Collisions at √s = 7 TeV with the ATLAS Experiment at the LHC" ATLAS Note (24 July 2011) (pdf) The ATLAS Collaboration. Retrieved 26 July 2011.
^ Ghosh, Pallab (22 August 2011). "Higgs boson range narrows at European collider". BBC News. Retrieved 13 December 2011.
^ Geoff Brumfiel (18 November 2011). "Higgs hunt enters endgame". Nature News. Retrieved 22 November 2011.
^ Higgs boson coming into focus, say scientists (+video). CSMonitor.com (2012-03-07). Retrieved on 2012-03-09.
^ Lemonick, Michael D.. (2012-02-22) Higgs Boson: Found at Last?. TIME. Retrieved on 2012-03-09.
^ a b c Ian Sample (29 May 2009). "Anything but the God particle". London: The Guardian. Retrieved 24 June 2009.
^ a b c Leon M. Lederman and Dick Teresi (1993). The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question. Houghton Mifflin Company.
^ a b Ian Sample (3 March 2009). "Father of the God particle: Portrait of Peter Higgs unveiled". London: The Guardian. Retrieved 24 June 2009.
^ "The Higgs boson: Why scientists hate that you call it the 'God particle'". National Post. 14 December 2011.
^ Alister McGrath, Higgs boson: the particle of faith, The Daily Telegraph, Published 15 December 2011, Retrieved 15 December 2011.
^ Ian Sample (12 June 2009). "Higgs competition: Crack open the bubbly, the God particle is dead". The Guardian (London). Retrieved 4 May 2010.
[edit]Further reading

G.S. Guralnik, C.R. Hagen and T.W.B. Kibble (1964). "Global Conservation Laws and Massless Particles". Physical Review Letters 13 (20): 585. Bibcode 1964PhRvL..13..585G. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.585.
G.S. Guralnik (2009). "The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles". International Journal of Modern Physics A 24 (14): 2601–2627. arXiv:0907.3466. Bibcode 2009IJMPA..24.2601G. DOI:10.1142/S0217751X09045431.
Guralnik, G S; Hagen, C R and Kibble, T W B (1967). Broken Symmetries and the Goldstone Theorem. Advances in Physics, vol. 2
F. Englert and R. Brout (1964). "Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons". Physical Review Letters 13 (9): 321. Bibcode 1964PhRvL..13..321E. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.321.
P. Higgs (1964). "Broken Symmetries, Massless Particles and Gauge Fields". Physics Letters 12 (2): 132. Bibcode 1964PhL....12..132H. DOI:10.1016/0031-9163(64)91136-9.
P. Higgs (1964). "Broken Symmetries and the Masses of Gauge Bosons". Physical Review Letters 13 (16): 508. Bibcode 1964PhRvL..13..508H. DOI:10.1103/PhysRevLett.13.508.
P. Higgs (1966). "Spontaneous Symmetry Breakdown without Massless Bosons". Physical Review 145 (4): 1156. Bibcode 1966PhRv..145.1156H. DOI:10.1103/PhysRev.145.1156.
Y. Nambu and G. Jona-Lasinio (1961). "Dynamical Model of Elementary Particles Based on an Analogy with Superconductivity". Physical Review 122: 345–358. Bibcode 1961PhRv..122..345N. DOI:10.1103/PhysRev.122.345.
J. Goldstone, A. Salam and S. Weinberg (1962). "Broken Symmetries". Physical Review 127 (3): 965. Bibcode 1962PhRv..127..965G. DOI:10.1103/PhysRev.127.965.
P.W. Anderson (1963). "Plasmons, Gauge Invariance, and Mass". Physical Review 130: 439. Bibcode 1963PhRv..130..439A. DOI:10.1103/PhysRev.130.439.
A. Klein and B.W. Lee (1964). "Does Spontaneous Breakdown of Symmetry Imply Zero-Mass Particles?". Physical Review Letters 12 (10): 266. Bibcode 1964PhRvL..12..266K. DOI:10.1103/PhysRevLett.12.266.
W. Gilbert (1964). "Broken Symmetries and Massless Particles". Physical Review Letters 12 (25): 713. Bibcode 1964PhRvL..12..713G. DOI:10.1103/PhysRevLett.12.713.
[edit]External links

Wikimedia Commons has media related to: Higgs boson
Video (04:38) - CERN Announcement (4 July 2012) Of Higgs Boson Discovery.
Hunting the Higgs boson at C.M.S. Experiment, at CERN
The Higgs boson" by the CERN exploratorium.
Particle Data Group: Review of searches for Higgs bosons.
The Atom Smashers, a documentary film about the search for the Higgs boson at Fermilab.
2001, a spacetime odyssey: proceedings of the Inaugural Conference of the Michigan Center for Theoretical Physics : Michigan, USA, 21–25 May 2001, (p.86 – 88), ed. Michael J. Duff, James T. Liu, ISBN 978-981-238-231-3, containing Higgs' story of the Higgs boson.
Why the Higgs particle is so important!
The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? ISBN : 978-0-618-71168-0
[hide] v t e
Particles in physics
Elementary
Fermions
Quarks
u • u • d • d • c • c • s • s • t • t • b • b
Leptons
e− • e+ • μ− • μ+ • τ− • τ+ • ν
e • ν
e • ν
μ • ν
μ • ν
τ • ν
τ
Bosons
Gauge
γ • g • W± • Z
Others
Ghosts
Hypothetical
Superpartners
Gauginos
Gluino • Gravitino
Others
Axino • Chargino • Higgsino • Neutralino • Sfermion
Others
A0 • Dilaton • G • H0 • J • Majorana fermion • m • Tachyon • X • Y • W' • Z' • Sterile neutrino
Composite
Hadrons
Baryons / Hyperons
N (p • n) • Δ • Λ • Σ • Ξ • Ω
Mesons / Quarkonia
π • ρ • η • η′ • φ • ω • J/ψ • ϒ • θ • K • B • D • T
Others
Atomic nuclei • Atoms • Diquarks • Exotic atoms (Positronium • Muonium • Tauonium • Onia) • Superatoms • Molecules
Hypothetical
Exotic hadrons
Exotic baryons
Dibaryon • Pentaquark • Skyrmion
Exotic mesons
Glueball • Tetraquark
Others
Mesonic molecule • Pomeron
Quasiparticles
Davydov soliton • Exciton • Hole • Magnon • Phonon • Plasmaron • Plasmon • Polariton • Polaron • Roton • Trion
Lists
List of particles • List of quasiparticles • List of baryons • List of mesons • Timeline of particle discoveries
Wikipedia books
Book:Hadronic Matter • Book:Particles of the Standard Model • Book:Leptons • Book:Quarks
Help improve this pageWhat's this?
Did you find what you were looking for?Yes No
Categories: Particle physicsBosonsStandard ModelElectroweak theoryHypothetical elementary particlesMass
قس آلمانی
Das nach dem britischen Physiker Peter Higgs benannte Higgs-Boson oder Higgs-Teilchen ist ein Elementarteilchen. Im Standardmodell der Teilchenphysik wird die Existenz des Higgs-Bosons im Rahmen des Higgs-Mechanismus vorhergesagt. Dieser Mechanismus liefert die Erklärung für die Massen der experimentell nachgewiesenen Eichbosonen, der Z- und W-Bosonen, und anderer Elementarteilchen wie Quarks und Leptonen. Der Higgs-Mechanismus ist jedoch nicht die Ursache für die gesamte Masse aller Objekte, da die Masse der Elementarteilchen nur einen kleinen Teil der Gesamtmasse ausmacht. Da die Existenz mindestens einer Sorte von Higgs-Bosonen notwendige Folge eines Higgs-Mechanismus ist, hätte der Nachweis eines Higgs-Bosons als wichtiger Hinweis auf die Gültigkeit des Standardmodells zentrale Bedeutung.
Nachdem viele Jahre versucht wurde, dieses Teilchen experimentell nachzuweisen, wurde am 4. Juli 2012 in einem Seminar des europäischen Kernforschungszentrums CERN bekanntgegeben[1], dass mit zwei unabhängigen Spektrometern ein Boson mit einer Masse von (125,3±0,6) GeV/c2 und hoher statistischer Konfidenz (ca. 5 σ, wie in der Teilchenphysik üblich) beobachtet wurde. Die Beobachtungen würden mit der Theorie des Higgs-Teilchens übereinstimmen. Die komplette Analyse der Daten wird Ende Juli 2012 erwartet, damit geklärt wird, ob das beobachtete Teilchen tatsächlich als Higgs-Boson beschrieben werden kann.
Inhaltsverzeichnis [Verbergen]
1 Higgs-Boson und Masse
2 Higgs-Teilchen im Standardmodell
3 Experimentelle Suche
4 Geschichte
5 Supersymmetrische Erweiterung
6 Siehe auch
7 Literatur
8 Weblinks
9 Einzelnachweise
Higgs-Boson und Masse [Bearbeiten]

Eine ursprünglich als fundamental angesehene Eigenschaft einiger Teilchen (eben die Masse) wird somit als „Nebeneffekt“ einer Wechselwirkung vorgestellt. Im allgemeinen Sprachgebrauch wird das Higgs-Boson allerdings häufig als Ursache für die gesamte Masse der Objekte angeführt. Dies ist aus zwei Gründen unpräzise bzw. falsch:
Von hauptsächlicher Bedeutung ist nicht das Higgs-Boson, sondern der Higgs-Mechanismus (bzw. das Higgs-Feld), mit welchem die Masse von Elementarteilchen wie den Eichbosonen oder den Elementarteilchen unter den Fermionen wie Leptonen und Quarks erklärt wird. Hingegen entspricht das Higgs-Boson genau dem Teil des Higgs-Mechanismus, der nicht für die Massen dieser Teilchen verantwortlich ist – mathematisch ist das Higgs-Boson eine Anregung um den für die Massen verantwortlichen besonderen Grundzustand herum. Bildhaft ausgedrückt entspricht das Higgs-Feld also einer Saite, während das Higgs-Boson dem Vibrationsmuster auf einer in Schwingung gebrachten Saite entspricht. Genau dieses „in-Schwingung-Bringen der Saite“ geschieht bei Kollisionen in Teilchenbeschleunigern, wo mit dem Nachweis des Higgs-Bosons auch der Nachweis für den zugrunde liegenden Higgs-Mechanismus erbracht werden soll.[2]
Zum anderen entsteht Masse auch bei anderen Wechselwirkungen, ist also nicht nur auf den Higgs-Mechanismus beschränkt. Tatsächlich beruht der größte Teil der Masse unserer Alltagswelt auf der starken Wechselwirkung zwischen den Quarks in den Nukleonen des Atomkerns. Die Masse der Quarks selbst macht nur einen kleinen Anteil an der Masse eines Atomkerns aus.
Higgs-Teilchen im Standardmodell [Bearbeiten]

Das Higgs-Teilchen des Standardmodells hat keine elektrische Ladung. Weil es mit Null einen ganzzahligen Spin hat, ist es ein Boson, genauer: ein Skalarboson. Das Higgs-Boson ist für die Teilchenphysik vor allem deshalb so wichtig, weil es notwendige Folge eines Higgs-Mechanismus ist, der – bisher – die einfachste bekannte und experimentell konsistente Erklärung dafür ist, wie die Z- und W-Bosonen eine Masse haben können. Die grundlegende Theorie erfordert masselose Eichbosonen, da sie ansonsten mathematisch nicht funktioniert. Der Higgs-Mechanismus erklärt nun, wie die eigentlich masselosen Eichbosonen durch Wechselwirkung mit dem Higgsfeld doch eine Masse erhalten können. Weiter gelingt so die Vereinheitlichung von elektromagnetischer und schwacher Wechselwirkung, da beide auf nur eine, grundlegende „elektroschwache“ Wechselwirkung mit (ursprünglich) masselosen Eichbosonen zurückgeführt werden können.
Da sich viele spezielle Eigenschaften einer solchen elektroschwachen Wechselwirkung experimentell sehr gut bestätigt haben, gilt das Standardmodell mit einem Higgs-Teilchen als plausibel. Nach dem Standardmodell und bisherigen Experimenten sollte die Masse des Higgs-Bosons, sofern es existiert, im Bereich von unter 200 GeV/c2 liegen. Sollte in diesem Bereich kein Higgs-Teilchen gefunden werden, sagen einige Theorien ein Higgs-Multiplett vorher, welches auch bei höheren Energien realisiert sein könnte. Die Stärke der Yukawa-Kopplung, mit der das Higgs-Feld an die anderen Teilchen koppelt, ist proportional zur Masse des Teilchens und Yukawa-artig, d. h. kurzreichweitig wegen der negativ-exponentiellen Abhängigkeit vom Abstand.
Experimentelle Suche [Bearbeiten]

Laut 2003 durchgeführten Datenauswertungen am LEP am CERN liegt die Masse des Higgs-Bosons, sofern es existiert, bei über 114,4 GeV/c2.[3] Zusätzlich konnte bei Messungen der CDF- und D0-Experimente (2010) am Tevatron von Fermilab der Bereich 156–175 GeV/c2 ausgeschlossen werden.[4][5]
Im Dezember 2011, Februar 2012, und Juli 2012 wurden vorläufige Berichte der Experimente am LHC des CERN veröffentlicht, wonach die Existenz eines Standard-Modell-Higgs-Bosons in verschiedenen Massenbereichen mit hohen Konfidenzniveaus ausgeschlossen werden konnte. Gemäß diesen Resultaten liegt die Masse des Higgs, falls es existieren sollte, im Bereich von 116–130 GeV/c2 (ATLAS[6][7]) bzw. 115–127 GeV/c2 (CMS[8]). Dabei seien eventuell sogar schon Higgs-Teilchen detektiert worden. Bei diesen Detektionen wurde eine Masse von 124 bis 126 GeV/c2 mit einer Signifikanz von 2,9σ gemessen (zum Vergleich: Proton und Neutron haben je rund 1 GeV/c2).[9] Für die Anerkennung als wissenschaftliche Entdeckung wären allerdings 5σ erforderlich.[10]
Auch die CDF- und DØ-Gruppen des inzwischen stillgelegten Tevatron lieferten im März und Juli 2012 neue Datenauswertungen, die mögliche Hinweise auf das Higgs-Boson im Bereich 115–135 GeV/c2 enthielten, mit einer Signifikanz von 2,9σ.[11][12]
Am 4. Juli 2012 veröffentlichten die LHC-Experimente ATLAS und CMS Ergebnisse, wonach ein Teilchen mit einer Masse von 125–126 GeV/c2 gefunden wurde, was in Übereinstimmung mit dem Higgs-Boson ist.[1] Die Signifikanz des Ergebnisses von ATLAS betrug 5 σ,[13] und von CMS 4,9 σ[14], wobei 5 σ erforderlich sind in der Teilchenphysik für die Anerkennung als wissenschaftliche Entdeckung. Die Ergebnisse wurden dabei als vorläufig bezeichnet, und es müssen noch weitere Daten ausgewertet werden, um sicherzustellen, dass das gefundene Teilchen tatsächlich identisch mit dem Higgs-Boson ist.
Geschichte [Bearbeiten]

1964 entwickelten Peter Higgs,[15] François Englert und Robert Brout[16] sowie Gerald Guralnik, Carl R. Hagen und Tom Kibble[17] einen formalen Mechanismus, durch den zunächst masselose Teilchen in Wechselwirkung mit einem Hintergrundfeld (dem Higgs-Feld) massiv werden. Obwohl Englert und Brout ihr Manuskript etwas eher eingereicht und publiziert hatten, wurde das in populären Darstellungen auch als Gottesteilchen bezeichnete Teilchen[18][19] allein nach Higgs benannt. Ursprünglich im Rahmen der Festkörperphysik entwickelt und mit der Supraleitung verwandt, wurde der Mechanismus auch auf die Elementarteilchenphysik übertragen. Hier erhalten auf diese Weise nicht nur alle Quarks und Leptonen ihre Masse, sondern insbesondere auch die für die schwache Wechselwirkung verantwortlichen W- und Z-Bosonen.
1967 wurde der Higgs-Mechanismus, der ursprünglich nur für abelsche Eichtheorien formuliert worden war, von T. W. B. Kibble auf nichtabelsche Eichtheorien übertragen.[20]
1968 wandte Abdus Salam[21] den Higgs-Kibble-Mechanismus auf die elektroschwache Theorie von Sheldon Lee Glashow[22] und Steven Weinberg[23] an und vollendete damit das Standardmodell der Teilchenphysik, wofür alle drei 1979 den Nobelpreis für Physik erhielten.
Supersymmetrische Erweiterung [Bearbeiten]

Im minimalen supersymmetrischen Standardmodell (MSSM), einer Erweiterung des Standardmodells für die Supersymmetrie, gibt es fünf Higgs-Bosonen, drei „neutrale“ und zwei „geladene“ (die Begriffe „neutral“ bzw. „geladen“ sind dabei wie in der elektroschwachen Eichtheorie definiert):
Higgs-Bosonen im MSSM
enthalten in … Masse Elektrische Ladung Symm.eigenschaft
neutral geladen
Standardmodell
(Higgs-Boson) rel. leicht – Skalar
MSSM schwer
– Pseudoskalar
Das A-Teilchen ist ungerade bzgl. der CP-Symmetrie, d. h. es ist ein Pseudoskalar, während das h- und das H-Boson CP-gerade sind (Skalare). Außerdem koppelt das A-Teilchen nicht an die drei Eichbosonen W+, W− bzw. Z.
Das h-Boson hat abhängig vom benutzten Benchmark-Szenario eine theoretisch erlaubte Masse von maximal 133 GeV/c2 und gilt daher als besonders ähnlich zum Higgs-Boson des Standardmodells.[24][25]
Siehe auch [Bearbeiten]

Graviton
Literatur [Bearbeiten]

Gordon Kane: Das Higgs-Teilchen. Das Geheimnis der Masse. In: Spektrum der Wissenschaft. Heidelberg 2006, Nr. 2, ISSN 0170-2971, S. 36–43.
John F. Gunion, Sally Dawson, Howard E. Haber: The Higgs Hunter's Guide. Perseus Publ., Cambridge Mass 2000, ISBN 0-7382-0305-X.
Walter Greiner: Eichtheorie der schwachen Wechselwirkung. Thun, Frankfurt am Main 1995, ISBN 3-8171-1427-3, S. 133 ff..
Weblinks [Bearbeiten]

Commons: Higgs-Boson – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien
F. Pires: What exactly is the Higgs boson? Have physicists proved that it really exists? 21. Oktober 1999, abgerufen am 13. Dezember 2009.
Andrea Naica-Loebell: Wurde das Higgs-Boson entdeckt? In: Telepolis. 2004, abgerufen am 2008 (deutsch).
Werner B. Schneider: Das Higgs-Boson – Grundlagen der Teilchenphysik. (enthält eine Übersetzung des preisgekrönten Textes von David J. Miller: A quasi-political Explanation of the Higgs Boson)
Was ist ein Higgs-Teilchen? aus der Fernseh-Sendereihe alpha-Centauri. Erstmalig ausgestrahlt am 25. Mai 2005.
Einzelnachweise [Bearbeiten]

↑ a b CERN experiments observe particle consistent with long-sought Higgs boson. Pressemitteilung von CERN (4. Juli 2012). Abgerufen am 4. Juli 2012.
↑ Matt Strassler (13. Dezember 2011): The Standard Model Higgs. Of Particular Significance – Blog von Matt Strassler.
↑ LEP Working Group For Higgs Boson Searches: Search for the Standard Model Higgs boson at LEP. In: Physics Letters B. 565, 2003, S. 61-75. doi:10.1016/S0370-2693(03)00614-2. arXiv:hep-ex/0306033.
↑ Fermilab experiments narrow allowed mass range for Higgs boson. Fermilab (26. Juli 2010). Abgerufen am 28. April 2012.
↑ The CDF & D0 Collaborations: Combined CDF and D0 Upper Limits on Standard Model Higgs Boson Production with up to 8.6 fb-1 of Data. 2011. arXiv:1107.5518.
↑ ATLAS Collaboration: Combined search for the Standard Model Higgs boson using up to 4.9 fb-1 of pp collision data at s=7 TeV with the ATLAS detector at the LHC. In: Physics Letters B. 710, Nr. 1, 2012, S. 49-66. doi:10.1016/j.physletb.2012.02.044. arXiv:1202.1408.
↑ ATLAS Collaboration: Combined search for the Standard Model Higgs boson in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV with the ATLAS detector. 2012. arXiv:1207.0319.
↑ CMS Collaboration: Combined results of searches for the standard model Higgs boson in pp collisions at s=7 TeV. In: Physics Letters B. 710, Nr. 1, 2012, S. 26-48. doi:10.1016/j.physletb.2012.02.064. arXiv:1202.1488.
↑ ATLAS and CMS experiments submit Higgs search papers. CERN press release (7. Februar 2012). Abgerufen am 28. April 2012.
↑ Seife, C.: CERN's gamble shows perils, rewards of playing the odds. In: Science. 289, Nr. 5488, 2000, S. 2260-2262. doi:10.1126/science.289.5488.2260.
↑ Tevatron scientists announce their final results on the Higgs particle. Fermilab press room (2. Juli 2012). Abgerufen am 2. Juli 2012.
↑ The CDF & D0 Collaborations: Updated Combination of CDF and D0 Searches for Standard Model Higgs Boson Production with up to 10.0 fb-1 of Data. 2012. arXiv:1207.0449.
↑ Latest Results from ATLAS Higgs Search. ATLAS (4. Juli 2012). Abgerufen am 4. Juli 2012.
↑ Observation of a New Particle with a Mass of 125 GeV. CMS (4. Juli 2012). Abgerufen am 4. Juli 2012.
↑ P. W. Higgs: Broken symmetries, massless particles and gauge fields. In: Phys. Lett.. 12, 1964, S. 132. doi:10.1016/0031-9163(64)91136-9.
P. W. Higgs: Broken symmetries and the masses of gauge bosons. In: Phys. Rev. Lett.. 13, 1964. doi:10.1103/PhysRevLett.13.508.
↑ F. Englert, R. Brout: Broken symmetry and the mass of gauge vector mesons. In: Phys. Rev. Lett.. 13, 1964, S. 321. doi:10.1103/PhysRevLett.13.321.
↑ G. S. Guralnik, C. R. Hagen, T. W. B. Kibble: Global conservation laws and massless particles. In: Phys. Rev. Lett.. 13, 1964, S. 585. doi:10.1103/PhysRevLett.13.585.
↑ Higgs-Boson: Hoffen auf das Gottesteilchen – Artikel bei Spiegel online, vom 7. Dezember 2011
↑ Teilchenbeschleuniger LHC: Warum nennt man das Higgs-Boson auch »Gottesteilchen«? – Artikel (Seite 2/2 in Im Trommelfeuer der Urknälle) bei Zeit online, vom 7.4.2010
↑ T. W. B. Kibble: Symmetry breaking in non-Abelian gauge theories. In: Phys. Rev.. 155, 1967, S. 1554. doi:10.1103/PhysRev.155.1554.
↑ A. Salam: Weak and electromagnetic interactions. In: Proc. Nobel Symp.. 8, 1968, S. 367–377.
↑ S. L. Glashow: Partial symmetries of weak interactions. In: Nucl. Phys.. 22, 1961. doi:10.1016/0029-5582(61)90469-2.
↑ S. Weinberg: A model of leptons. In: Phys. Rev. Lett.. 19, 1967. doi:10.1103/PhysRevLett.19.1264.
↑ David Eriksson: H±W∓ production at the LHC. High Energy Physics, Uppsala University, IKP seminar, 6. Oktober 2006 (PDF).
↑ Janusz Rosiek: Complete Set of Feynman Rules for the MSSM – inkl. erratum. 6. November 1995, KA-TP-8-1995, hep-ph/9511250 hep-ph/9511250, doi:10.1103/PhysRevD.41.3464.
Normdaten (Sachbegriff): GND: 4209328-4
Kategorien: ElementarteilchenHypothetisches Teilchen

قس فرانسه
Le boson de Higgs, également appelé boson scalaire3 ou boson BEH4, est une particule élémentaire dont l'existence permet d'expliquer la brisure de l'interaction unifiée électrofaible en deux interactions par l'intermédiaire du mécanisme de Brout-Englert-Higgs-Hagen-Guralnik-Kibble, proposé indépendamment en 1964 par Gerald Guralnik, C.R. Hagen et Tom Kibble5,6,7, Robert Brout et François Englert8, et Peter Higgs9.
Le boson BEH, quantum du champ de Higgs, confère une masse non nulle aux bosons de jauge de l'interaction faible (bosons W et boson Z), leur conférant des propriétés différentes de celles du boson de l'interaction électromagnétique, le photon.
Cette particule élémentaire constitue l'une des clefs de voûte du modèle standard de la physique des particules10. La connaissance de ses propriétés peut par ailleurs orienter la recherche au-delà du modèle standard et ouvrir la voie à la découverte d'une nouvelle physique, telle que la supersymétrie ou la matière noire11.
Le 4 juillet 2012, le CERN communique, lors d'une conférence12, avoir identifié un boson scalaire présentant les caractéristiques attendues du Higgs dans un domaine de l'ordre de 125 GeV (correspondant à environ 133 fois la masse du proton) avec 99,9999 % de certitude.
Sommaire [masquer]
1 Un ou des boson(s) de Higgs ?
2 Recherche expérimentale du boson de Higgs
2.1 Principe
2.2 Instruments et expériences
2.3 Suggestions expérimentales
2.4 Domaines d'exclusion
3 Le boson de Higgs et l'origine de la masse
3.1 Symétrie et brisure de symétrie
3.2 Le champ de Higgs
3.3 Questions résiduelles
4 Sémantique
5 Notes et références
6 Voir aussi
6.1 Bibliographie
6.2 Articles connexes
6.3 Liens externes
Un ou des boson(s) de Higgs ?[modifier]

Le modèle standard de la physique des particules ne prédit l'existence que d'un seul boson de Higgs : on parle de « boson de Higgs standard ». Des théories au-delà du modèle standard, telles que la supersymétrie, autorisent l'existence de plusieurs bosons de Higgs, de masses et de propriétés différente.
Recherche expérimentale du boson de Higgs[modifier]



Une des voies possibles de formation d'un boson de Higgs neutre à partir de 2 quarks et l'échange de bosons électrofaibles.
La recherche du boson scalaire (Higgs) est l'une des priorités du LHC, successeur du LEP au CERN, opérationnel depuis le 10 septembre 2008. L'état de la recherche en décembre 2011 ne permet alors pas de conclure en l'existence du boson de Higgs, mais il est soutenu lors d'un séminaire organisé alors au CERN que son énergie propre, s'il existe, doit probablement se situer dans la gamme 116-130 GeV selon les expérimentations ATLAS et 115-127 GeV d'après celles du CMS13. Le LHC ou le Tevatron (collisionneur proton antiproton) pourraient découvrir un boson de Higgs qui satisfasse au modèle standard ou 5 bosons de Higgs (trois neutres et deux portant des charges électriques) selon la prédiction du modèle supersymétrique.
Le 4 juillet 2012, le CERN a fait une annonce officielle aux médias confirmant, avec une probabilité suffisante de 5 σ correspondant à 99,9999 % de certitude, l'existence d'une particule compatible avec le Boson de Higgs, par rapport aux propriétés étudiées. D'autres propriétés doivent être mesurées, notamment le taux et les modes de désintégration de cette particule, pour une confirmation définitive, ce qui ne remet pas en cause le caractère très probable de cette découverte14.
Principe[modifier]
L'existence du boson scalaire (Higgs) est trop brève pour qu'on le détecte directement : on ne peut espérer observer que ses produits de désintégration, voire les produits de ses produits de désintégration15. Des événements mettant en jeu des particules ordinaires peuvent en outre produire un signal similaire à celui produit par un boson de Higgs. Par ailleurs, une particule ne peut être observée dans un détecteur qu'à des énergies supérieures ou égales à sa propre masse[réf. nécessaire]. Il est d'ailleurs abusif de parler de masse pour une telle particule, puisque dans le modèle la masse n'est plus une caractéristique intrinsèque des particules, mais une mesure de leurs interactions16 avec le Champ de Higgs.
Enfin la complexité des phénomènes intervenant tant dans la production que dans la détection de ces bosons, conduisent à raisonner en termes de statistiques plutôt qu'en terme d'identification formelle à 100% du boson. Ainsi pour affirmer une découverte en physique des particules, la probabilité d'erreur doit être inférieure à 0.00006 %, correspondant à un écart type de 5 Sigma17. Une telle démarche statistique implique donc de provoquer un très grand nombre de collisions lors des expériences pour aboutir à ces niveaux de probabilité18.
Instruments et expériences[modifier]
La mise en évidence directe de l'existence du boson de Higgs passe par l'utilisation de détecteurs spécifiques auprès d'accélérateurs de particules. Les expériences suivantes tentent ou ont tenté de détecter le boson de Higgs :
au LEP (collisionneur électron-positon)
ALEPH, DELPHI, L3 et OPAL. Pour la recherche du boson de Higgs, le LEP pèche par son énergie relativement faible. Le LEP a fonctionné de 1989 à 2000.
au Tevatron (collisionneur proton-antiproton)
DØ et CDF. Malgré son énergie maximale 7 fois plus faible que celle du LHC, le Tevatron permet un bruit de fond moins important pour les collisions, et le fait d'utiliser des collisions protons-antiprotons pourrait engendrer des événements spécifiques n'apparaissant pas dans des collisionneurs protons/protons tels que le LHC. Le Tevatron a fonctionné de 1983 à 2011.
au LHC (collisionneur proton-proton)
ATLAS et CMS. Le LHC fonctionne depuis 2009.
D'autres instruments, notamment des collisionneurs électrons-positons linéaires tels que l'International Linear Collider (ILC), dont la construction est programmée pour 2015, et le Compact Linear Collider (CLIC), actuellement en phase d'étude, pourraient permettre d'identifier plus facilement le boson de Higgs, et de mieux comprendre les mécanismes en jeu.
Suggestions expérimentales[modifier]
On a pensé un temps que le boson de Higgs avait été mis en évidence au LEP en 2000. La significativité statistique était cependant trop faible pour que cette mise en évidence soit assurée. Des études conduites en 2002 au LEP ont permis de conclure à une probabilité de 8 % pour que les événements observés s'expliquent sans faire intervenir le Higgs19.
Les expériences CMS et ATLAS au LHC ont annoncé en décembre 2011 observer des excès cohérents autour de 124 à 126 GeV/c²13. Ces excès, inférieurs à trois déviations standards[réf. nécessaire], ne sont toutefois pas suffisamment significatifs statistiquement pour valider avec certitude la découverte du boson de Higgs.
Ce n'est qu'en 2012 qu'un nombre d'événements suffisants permet finalement de confirmer avec suffisamment de certitude ces observations.
Domaines d'exclusion[modifier]


Domaines d'exclusion de l'énergie du boson scalaire fin 2011
Les expériences passées et actuelles conduisent à exclure cette énergie au repos du boson de Higgs de certains intervalles :
il est exclu avec un intervalle de confiance de 95 % par les dernières expériences s'étant déroulées au LEP qu'elle soit inférieure à 114,4 GeV/c² ;
il est exclu à 95 % par les expériences CDF et D0 au Tevatron qu'elle soit comprise entre 156 et 177 GeV/c² ;
il est exclu à 95 % (respectivement 99 %) par l'expérience CMS au LHC qu'elle soit comprise entre 127 et 600 GeV/c² (resp. 128 et 225 GeV/c²), et dans un intervalle similaire par l'expérience ATLAS.
en mars 2012, une publication du Tevatron20 renforce l'exclusion du domaine [147, 179 GeV] et la probabilité, supérieure à 97 % (2.2 sigma), que le Higgs soit en revanche situé dans l'intervalle [115, 135 GeV].
Au-delà de plusieurs centaines de GeV/c², l'existence du boson de Higgs standard est quant à elle remise en question par la théorie.
L'énergie propre du boson de Higgs, s'il existe, est ainsi désormais supposée comprise entre 115 et 130 GeV/c².
Le boson de Higgs et l'origine de la masse[modifier]

Quel mécanisme, dans la théorie électrofaible, génère la masse des bosons W+, W- et Z° ? Pourquoi le photon n'acquiert-il pas de masse ? Les masses des fermions sont-elles reliées à ce mécanisme ? Pourquoi les masses des quarks sont-elles si différentes les unes des autres ? Pour apporter une réponse à ces questions, on introduit la notion de brisure de symétrie, dans la théorie électrofaible :
Symétrie et brisure de symétrie[modifier]
Les régularités dans le comportement des particules sont appelées symétries et elles sont étroitement reliées aux lois de conservation. La symétrie est aussi reliée au concept de l'invariance : si un changement effectué dans un système physique ne produit aucun effet observable, le système est dit invariant au changement, impliquant une symétrie (voir théorème de Noether).
L'unification électrofaible est fondée sur le concept que les forces sont générées par l'échange de bosons. Lorsqu'on dit qu'il existe une force entre deux fermions (spin 1/2), c'est aussi dire qu'ils sont en train d'échanger des bosons. Il faut à partir de là comprendre comment les bosons transmetteurs des forces fondamentales acquièrent une masse. Dans le cas de l'unification électrofaible, comment les bosons W± et Z° acquièrent-ils une masse alors que ce n'est pas le cas pour le photon ?
Les symétries de jauge requièrent que les transmetteurs de force (bosons de jauge) soient de masse nulle. Pour contourner le problème de la masse des bosons, Salam, Glashow et Weinberg ont dû inventer un mécanisme pour briser la symétrie de jauge permettant aux W± et Z° d'acquérir une masse. De tels mécanismes avaient été développés dans d'autres contextes par divers théoriciens : Yoshiro Nambu, Jeffrey Goldstone, Sheldon Glashow, Peter Higgs et Philip Anderson.
L'idée est de postuler l'existence d'un nouveau champ, qu'on surnomme champ de Higgs :
Le champ de Higgs[modifier]
Le champ de Higgs diffèrerait des autres champs en ce qu'à basse température (énergie), l'espace « préfèrerait » être rempli de particules de Higgs que de ne pas l'être. Les bosons W± et Z° interagissent avec ce champ (contrairement au photon), et avancent à travers l'espace comme s'ils se mouvaient dans une « mélasse » épaisse. De cette manière, ils acquièrent une masse effective. À haute température (énergie), les interactions dans le champ de Higgs sont telles que l'espace n'est plus rempli de cette mélasse Higgsienne (un peu comme si la température avait fluidifié la mélasse), les W± et Z° perdent leur masse et la symétrie entre les W±, Z° et le photon n'est plus brisée, elle est « restaurée ». On dit qu'elle est manifeste.
La masse d'un fermion ou bosons ne serait donc qu'une manifestation de cette interaction des particules avec le champ de Higgs dans lequel elles « baignent ».
Le champ de Higgs permet de préserver la symétrie à haute énergie et d'expliquer la brisure de la symétrie à basse énergie. Il est responsable de la masse des bosons électrofaibles, mais interagit aussi avec les fermions (quarks et leptons), qui acquièrent ainsi une « masse ». Les plus légers sont les neutrinos -qu'on croyait jusqu'à récemment de masse nulle-, vient ensuite l'électron avec une masse de 0,511 MeV⋅c-2. Tout en haut de l'échelle vient le quark top, qui est de loin la particule élémentaire la plus lourde avec ses 175 GeV⋅c-2.
Questions résiduelles[modifier]
Les particules (bosons, fermions) acquièrent une masse à cause du champ de Higgs, mais pourquoi chaque particule acquiert-elle une masse différente, voire n'acquiert-elle pas de masse du tout comme dans le cas du photon ? Pourquoi la force de l'affinité des particules avec le champ de Higgs -ce qu'on appelle le couplage- est-elle si différente d'une particule à l'autre, et donc comment expliquer cette hiérarchie des masses ? Aujourd'hui, on ne connaît pas les réponses à ces questions, et la théorie du boson de Higgs ne permet pas d'y répondre seule.
Sémantique[modifier]

Higgs n'en revendiquant lui-même nullement la paternité, il est plus pertinent de nommer cette particule « boson BEH », pour Brout, Englert et Higgs21, ou « boson scalaire massif »22 ou encore « boson scalaire de brisure spontanée de symétrie (BSS) »23.
« Notre article a paru dans le Physical Review Letters du 31 août 1964 au moment où l’article de Higgs était seulement déposé. Et celui-ci cite d’ailleurs notre texte. Nous avons donc l’antériorité. Ce que Peter Higgs reconnaît bien volontiers. Disons qu’il y a eu codécouverte, de manière indépendante mais complémentaire. L’approche mathématique en était différente. Nous ne nous connaissions pas. On a commencé à appeler cette particule « boson de Higgs » et on n’a pas changé, alors que les scientifiques, eux, savent que c’est le « boson de Brout-Englert-Higgs » et le champ BEH. Je préfère d’ailleurs l’appeler encore autrement, c’est-à-dire « boson scalaire » et « champ scalaire », ce qui décrit mieux la structure de ce boson. »
— François Englert, interviewé dans La Libre Belgique24
Notes et références[modifier]

↑ « Les collaborations ATLAS et CMS présentent l’avancement de leur recherche du Higgs », dans communiqué de presse du CERN, 13 décembre 2011 [texte intégral [archive]].
↑ Conférence CERN du 4 juillet 2012. Résultats de l'expérience CMS avec 5σ de signifiance sur les canaux di-gamma et quatre leptons.
↑ Selon François Englert et Robert Brout : François Englert : « Le LHC détectera le boson de Higgs... s'il existe » [archive] sur La recherche
↑ Cf. par exemple : (en) What to call the particle formerly known as Higgs [archive] sur The Scientist. Mis en ligne le 23 mars 2012
↑ G. Guralnik, « Global Conservation Laws and Massless Particles », dans Physical Review Letters, vol. 13, 1964, p. 585–587 [texte intégral [archive], lien DOI [archive]]
↑ Gerald S. Guralnik, « The History of the Guralnik, Hagen and Kibble development of the Theory of Spontaneous Symmetry Breaking and Gauge Particles », dans International Journal of Modern Physics, vol. A24, 2009, p. 2601–2627 [texte intégral [archive], lien DOI [archive]]
↑ Physical Review Letters - 50th Anniversary Milestone Papers [archive]
↑ F. Englert and R. Brout, « Broken Symmetry and the Mass of Gauge Vector Mesons », dans Physical Review Letters, vol. 13, 1964, p. 321-323 [lien DOI [archive]]
↑ P.W. Higgs, Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 508.
↑ « Le boson de Higgs, une énigme de la physique en passe d'être résolue » [archive], FTVi, 14-12-2011.
↑ « Le boson de Higgs » [archive], cern.ch, 15-12-2011.
↑ Le boson de Higgs découvert avec 99,9999 % de certitude [archive]le Monde - 04/07/2012
↑ a et b (en) « ATLAS & CMS experiments present Higgs search status » [archive], cern.ch, 13-12-2011.
↑ Techno-Science.net Découverte très probable du boson de Higgs: quelles conséquences ? [archive]
↑ Paul Colas, Boris Tuchming, Qui attrapera le Higgs ?, Les dossiers de La Recherche, n° 23, mai-juillet 2006, p. 20-27
↑ Il est très plausible que le boson de Higgs existe [archive] linternaute.com - Juin 2006
↑ Qu'est-ce qu'un résultat significatif pour le boson de Higgs ? [archive] Médiapart - 13/12/2011
↑ Selon les conventions en vigueur en physique des particules, l'annonce d'une découverte nécessite cinq déviations standards, ce qui correspond à une probabilité de 99,99994 %, trois déviations standards (probabilité de 99,73 %) ne permettant de conclure qu'à une « observation ».
↑ The LEP Working Group for Higgs Boson Searches, Conférence ICHEP'02, Amsterdam, juillet 2002.
↑ Tevatron experiments report latest results in search for Higgs boson [archive]
↑ F. Englert, Dossier de La Recherche mai 2011 p. 30
↑ F. Englert and R. Brout, Phys. Rev. Lett. 13 (1964) 321.
↑ F. Englert, Dossier de La Recherche mai 2011 p. 28
↑ Guy Duplat, « Le boson devrait lui donner le Nobel » dans La Libre Belgique, quotidien belge, 4 juillet 2012, en ligne [archive], consulté le 4 juillet 2012.
Voir aussi[modifier]

Bibliographie[modifier]
Brian Greene (trad. Céline Laroche), La Magie du Cosmos : l'espace, le temps, la réalité, tout est à repenser, Robert Laffront, 2005 (ISBN 9782221095553)
Mathieu Grousson, « Boson de Higgs, "La particule de Dieu" à portée de main », dans Science et Vie, no 1088, mai 2008, p. 54-70
Articles connexes[modifier]
Champ de Higgs
Théorie des supercordes.
Accélérateur de particules.
Large Hadron Collider (LHC)
Graviton
Liens externes[modifier]
Sur les autres projets Wikimedia :
Boson de Higgs, sur Wikimedia Commons
Boson de Higgs, dossier Futura-sciences.
Les enjeux scientifiques du LHC
Site du CERN
Qu'est-ce que la masse? article de la revue Élémentaire
Vous trouverez sur ce lien des explications plus poussées au sujet de la physique des particules qui pourraient, grâce au LHC, voir apparaître ce champ de Higgs qui expliquerait pourquoi les particules acquièrent une masse. [1] [2] Ces documents expliquent la base du modèle standard des particules qui convient très bien à ce jour pour expliquer la composition en particules élémentaires et les interactions qui les régissent.
[PDF] (en) La recherche des bosons de Higgs (Particle Data Group)
Pourquoi rechercher le boson de Higgs ?, Conférence à la Cité des sciences de Michel Davier
[afficher]
v • d • m
Particules en physique
Portail de la physique
Catégories : Événement récentBosonThéorie électrofaibleParticule hypothétique