تم الإعلان عن اكتشاف الجسيمات المتسقة مع بوزون هيغز في مصادم الهادرونات الكبير في سيرن.
مصادم الهادرون الكبير (LHC) هو أكبر مصادم للجسيمات وأعلى طاقة في العالم. تم بناؤه من قبل المنظمة الأوروبية للأبحاث النووية (CERN) بين عامي 1998 و 2008 بالتعاون مع أكثر من 10000 عالم ومئات الجامعات والمختبرات ، بالإضافة إلى أكثر من 100 دولة. يقع في نفق يبلغ محيطه 27 كيلومترًا (17 ميلًا) وعمق يصل إلى 175 مترًا (574 قدمًا) أسفل حدود فرنسا سويسرا بالقرب من جنيف.
تم تحقيق الاصطدامات الأولى في عام 2010 بطاقة 3.5 تيرا إلكترون فولت (TeV) لكل حزمة ، أي حوالي أربعة أضعاف الرقم القياسي العالمي السابق. بعد الترقيات وصلت إلى 6.5 تيرا إلكترون فولت لكل شعاع (إجمالي طاقة الاصطدام 13 تيرا إلكترون فولت ، الرقم القياسي العالمي الحالي). في نهاية عام 2018 ، تم إغلاقه لمدة ثلاث سنوات لمزيد من الترقيات.
يحتوي المصادم على أربع نقاط عبور حيث تصطدم الجسيمات المتسارعة. تم وضع سبعة أجهزة كشف ، كل منها مصمم لاكتشاف الظواهر المختلفة ، حول نقاط العبور. يصطدم مصادم الهدرونات الكبير (LHC) في المقام الأول حزم البروتونات ، ولكن يمكنه أيضًا تسريع حزم الأيونات الثقيلة: عادةً ما يتم إجراء تصادمات الرصاص الرصاص وتصادم الرصاص البروتوني لمدة شهر واحد في السنة.
هدف المصادم LHC هو السماح للفيزيائيين باختبار تنبؤات النظريات المختلفة لفيزياء الجسيمات ، بما في ذلك قياس خصائص بوزون هيغز والبحث عن عائلة كبيرة من الجسيمات الجديدة التي تنبأت بها نظريات التناظر الفائق ، وغيرها من الأسئلة التي لم يتم حلها في فيزياء الجسيمات.
بوزون هيغز ، الذي يُطلق عليه أحيانًا جسيم هيغز ، هو جسيم أولي في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات الناتج عن الإثارة الكمومية لحقل هيغز ، أحد المجالات في نظرية فيزياء الجسيمات. في النموذج القياسي ، جسيم هيغز عبارة عن بوزون عددي ضخم مع صفر دوران ، متساوي (موجب) ، بدون شحنة كهربائية ، ولا شحنة لونية ، يتزاوج مع الكتلة (يتفاعل معها). كما أنه غير مستقر للغاية ، ويتحلل إلى جسيمات أخرى على الفور تقريبًا.
مجال هيغز هو مجال قياسي ، به مكونان محايدان ومكونان مشحونان كهربائيًا يشكلان ثنائيًا معقدًا من التناظر الإيزوسبيني الضعيف SU (2). إن إمكاناتها "على شكل قبعة مكسيكية" لها قيمة غير صفرية في كل مكان (بما في ذلك الفضاء الفارغ خلافًا لذلك) ، مما يكسر تناظر إيزوسبان ضعيف للتفاعل الكهروضعيف ، ومن خلال آلية هيغز يعطي بعض الجسيمات كتلة.
تمت تسمية كل من المجال والبوزون على اسم الفيزيائي بيتر هيغز ، الذي اقترح في عام 1964 مع خمسة علماء آخرين في ثلاث فرق آلية هيغز ، وهي طريقة يمكن لبعض الجسيمات أن تكتسب كتلة. (يجب أن تكون جميع الجسيمات الأساسية المعروفة في ذلك الوقت عديمة الكتلة عند طاقات عالية جدًا ، ولكن التفسير الكامل لكيفية اكتساب بعض الجسيمات للكتلة عند طاقات أقل ، كان صعبًا للغاية.) إذا كانت هذه الأفكار صحيحة ، فيجب أيضًا وجود جسيم يُعرف بالبوزون القياسي ، بخصائص معينة. كان يسمى هذا الجسيم بوزون هيغز ، ويمكن استخدامه لاختبار ما إذا كان مجال هيغز هو التفسير الصحيح.
بعد بحث لمدة 40 عامًا ، تم اكتشاف جسيم دون ذري بالخصائص المتوقعة في عام 2012 بواسطة تجارب ATLAS و CMS في مصادم الهادرون الكبير (LHC) في CERN بالقرب من جنيف ، سويسرا. تم التأكد لاحقًا من تطابق الجسيم الجديد مع الخصائص المتوقعة لبوزون هيغز. حصل علماء الفيزياء من فريقين من الفرق الثلاثة ، بيتر هيغز وفرانسوا إنجليرت ، على جائزة نوبل في الفيزياء في عام 2013 عن توقعاتهم النظرية. على الرغم من ارتباط اسم هيغز بهذه النظرية ، إلا أن العديد من الباحثين بين عامي 1960 و 1972 طوروا بشكل مستقل أجزاء مختلفة منها.
في وسائل الإعلام السائدة ، غالبًا ما يُطلق على بوزون هيغز "جسيم الله" من كتاب عام 1993 جسيم الله من تأليف ليون ليدرمان الحائز على جائزة نوبل ، على الرغم من أن اللقب هو
لم يوافق عليها العديد من علماء الفيزياء.