私たちは皆、ヒッグス粒子を知っており、愛しています。物理学者の悔しさに、メディアでは「神の粒子」と誤ってタグ付けされています。2012年にラージハドロンコライダー（LHC）で最初に発見された亜原子粒子です。その粒子は断片です。すべての時空に浸透するフィールドの;それは電子やクォークのような多くの粒子と相互作用し、それらの粒子にかなりクールな質量を提供します。
しかし、発見したヒッグスは驚くほど軽量でした。私たちの最高の見積もりによると、それははるかに重いはずでした。これは興味深い質問を開きます。確かに、ヒッグスボソンを見つけましたが、それが唯一のヒッグスボソンでしたか？自分のことをやっているところにもっと浮かんでいますか？
重いHiggsの証拠はまだありませんが、世界最大の原子粉砕機であるLHCを拠点とする研究者チームは、私たちが話しているその質問を掘り下げています。そして、陽子がリング状のコライダーの中で一緒に粉砕されると、重いヒッグス、さらにはさまざまなタイプのヒッグスで構成されたヒッグス粒子でさえも、隠れてしまう可能性があるという話があります。
重いヒッグスが確かに存在する場合、粒子物理学の標準モデルの理解を再構成する必要があります。これは、ヒッグスには目に見える以上のものが存在するという新たな発見に気付いたからです。そして、それらの複雑な相互作用の中に、幽霊のようなニュートリノ粒子の質量から宇宙の究極の運命まですべての手がかりがあるかもしれません。
ボソンについて
ヒッグスボソンがなければ、標準モデル全体のほとんどがクラッシュします。しかし、ヒッグス粒子について話すためには、最初に標準モデルがどのように宇宙を見るかを理解する必要があります。
標準モデルを使用した亜原子世界の私たちの最良の概念では、粒子として私たちが考えることは実際にはあまり重要ではありません。代わりに、フィールドがあります。これらのフィールドは浸透し、すべての空間と時間を吸収します。パーティクルの種類ごとに1つのフィールドがあります。つまり、電子のフィールド、光子のフィールドなどがあります。あなたが粒子と考えるものは、それらの特定の分野における実際には局所的な小さな振動です。そして、粒子が相互作用するとき（たとえば、互いに跳ね返ることによって）、それは本当に非常に複雑なダンスをしているフィールドの振動です。
ヒッグス粒子には特別な種類のフィールドがあります。他のフィールドと同様に、時間と空間のすべてに浸透し、他のフィールドと話したり遊んだりすることもできます。
しかし、ヒッグスの分野には、他の分野では達成できない非常に重要な2つの仕事があります。
その最初の仕事は、弱い核力のキャリアであるWとZボソンと（それぞれの分野を介して）話すことです。これらの他のボソンと話すことにより、ヒッグスはそれらに質量を与え、それらが電磁力のキャリアである光子から離れたままであることを確認することができます。ヒッグスボソンが干渉を実行していなければ、これらのキャリアはすべて結合され、これら2つの力は結合されます。
ヒッグス粒子のもう1つの役割は、電子などの他の粒子と話すことです。これらの会話を通じて、それはまた彼らに質量を与えます。これらの粒子の質量を説明する他の方法がないため、これはすべてうまくいきます。
軽くて重い
これはすべて、1960年代に一連の複雑で確かにエレガントな数学を通じて解決されましたが、理論にはほんのわずかな問題があります。ヒッグス粒子の正確な質量を予測する実際の方法はありません。言い換えると、パーティクルコライダーでパーティクル（非常に大きなフィールドの小さな局所的な振動）を探すときに、何をどこで見つけるかが正確にわかりません。
2012年に、LHCの科学者たちは、陽子が互いに近い速度で互いに衝突したときに生成されたヒッグス場を表す粒子のいくつかを発見した後、ヒッグス粒子の発見を発表しました。これらの粒子の質量は125ギガエレクトロンボルト（GeV）、またはおよそ125陽子に相当します。そのため、それは一種の重いですが、信じられないほど巨大ではありません。
一見すると、すべてがうまく聞こえます。物理学者はヒッグス粒子の質量についての確固たる予測を実際に持っていなかったので、それはそれが何であろうともなり得た。たまたま、LHCのエネルギー範囲内の質量を見つけました。泡立ち始めて、お祝いしましょう。
ヒッグス粒子が他の粒子であるトップクォークと相互作用する方法に基づいて、ヒッグス粒子の質量についていくつかのためらいがちな、一種の半予測があることを除いて。これらの計算は、125 GeVよりはるかに高い数値を予測します。それらの予測が間違っているだけかもしれませんが、それから、私たちは数学に戻って、物事がどこで起こっているのかを理解する必要があります。あるいは、広範な予測とLHC内で見つかったものの現実との不一致は、ヒッグスボソンストーリーにさらに多くがあることを意味する可能性があります。
巨大なヒッグス
現在の世代のパーティクルコライダーで見るには重すぎる、ヒッグスボソンが大量に存在する可能性があります。 （質量エネルギーのことは、アインシュタインの有名なE = mc ^ 2方程式に戻ります。これは、エネルギーは質量であり、質量はエネルギーであることを示しています。粒子の質量が大きいほど、粒子のエネルギーが大きくなり、その高さを作成するために必要なエネルギーが多くなります。事。）
実際、物理学の知識を標準モデルを超えて推し進めるいくつかの推論は、これらの重いヒッグス粒子の存在を予測しています。もちろん、これらの追加のヒッグスキャラクターの正確な性質は、理論に依存します。1つまたは2つの非常に重いヒッグスフィールドから、複数の異なる種類のヒッグスボソンで構成された複合構造まで、さまざまです。
それらのほとんどは単に現在の実験にアクセスできないため、理論家はこれらの理論をテストするための可能な方法を見つけようと努力しています。 Journal of High Energy Physicsに提出され、プレプリントジャーナルarXivでオンラインで公開された最近の論文では、物理学者のチームが、粒子が崩壊する特異な方法に基づいて、より多くのヒッグスボソンの存在を検索する提案を進めました。電子、ニュートリノ、光子などの、より明るく、より簡単に認識できる粒子。ただし、これらの崩壊は非常にまれであるため、原則としてLHCでそれらを見つけることはできますが、十分なデータを収集するにはさらに何年もかかる検索が必要になります。
重いヒッグスに関しては、我慢する必要があるだけです。
