Higgsův mechanismus

Proces v kvantové teorii pole, který vysvětluje, jak elementární částice získávají hmotnost. Tento mechanismus je klíčovou součástí Standardního modelu částicové fyziky

a byl navržen P. Higgsem

a dalšími vědci v 60. letech 20. století.

Higgsův mechanismus zahrnuje tzv. Higgsovo pole

, které prostupuje celý prostor. Při interakci částice s Higgsovým polem získává částice efektivně hmotnost úměrnou síle této interakce. Matematicky je Higgsovo pole popsáno skalárním polem φ s potenciálem:

\[ V(\phi) = \frac{\lambda}{4} \left( |\phi|^2 - v^2 \right)^2, \]

kde λ je vazebná konstanta a v je vakuové očekávání Higgsova pole.

Higgsův mechanismus vede ke spontánnímu narušení symetrie, při kterém pole φ získá nenulovou hodnotu ve vakuu (tzv. vakuové očekávání \( \langle \phi \rangle \)). Toto očekávání je:

\[ \langle \phi \rangle = v. \]

Interakce Higgsova pole s částicemi, jako jsou bosony W a Z, jim poskytuje hmotnost. Například hmotnost bosonu W je dána vztahem:

\[ m_W = \frac{g v}{2}, \]

kde g je vazebná konstanta odpovídající síle slabé interakce.

Experimentálním potvrzením Higgsova mechanismu bylo objevení Higgsova bosonu

, které proběhlo v roce 2012 v CERNu na Velkém hadronovém urychlovači (LHC). Higgsův boson je excitací Higgsova pole a jeho hmotnost je přibližně 125 GeV/c².