Dalam penjelasan kita tentang alam semesta, setiap partikel adalah gelombang dalam lapangan. Contoh yang paling familiar dari ini adalah cahaya: cahaya sekaliginya adalah gelombang dalam lapangan listrik dan arus partikel-partikel foto.
Pada kasus partikel Higgs, lapangan datanya sendiri. Lapangan Higgs dikemukakan pada tahun 1964 sebagai jenis lapangan baru yang mengisi seluruh alam semesta dan memberikan massa kepada semua partikel dasar. Partikel Higgs adalah gelombang dalam lapangan tersebut. Penemuan partikel ini membenarkan keberadaan lapangan Higgs.
Bagaimana Partikel Mendapat Massanya
Partikel-partikel mendapatkan massa mereka dengan berinteraksi dengan lapangan Higgs; tidak memiliki massa sendiri. Semakin kuat partikel berinteraksi dengan lapangan Higgs, maka partikel tersebut akan menjadi lebih berat. Contoh, foto tidak berinteraksi dengan lapangan ini dan oleh karena itu tidak memiliki massa. Sementara partikel-partikel dasar lainnya, termasuk elektron, quark, dan boson, memang berinteraksi dan oleh karena itu memiliki berbagai massa.
Interaksi massa-giving dengan lapangan Higgs dikenal sebagai mekanisme Brout-Englert-Higgs yang dikemukakan oleh teoretikawan Robert Brout, François Englert, dan Peter Higgs.
Bagaimana Partikel Higgs Ditemukan
Partikel Higgs tidak dapat "ditemukan" dengan menemui partikel tersebut di tempat lain. Namun, harus dibuat dalam kolisi partikel. Setelah dibuat, partikel ini berubah – atau "decays" – menjadi partikel-partikel lain yang dapat dendeteksi dalam detektor partikel.
Fisikawan mencari jejak-jejak partikel-partikel tersebut dalam data yang dikumpulkan oleh detektor. Tantangan adalah bahwa partikel-partikel ini juga diproduksi dalam banyak proses lain, serta partikel Higgs hanya muncul dalam sekitar satu di atas miliaran kolisi LHC. Namun, analisis statistik teliti atas jumlah data yang besar mengungkapkan signal partikel yang lemah pada tahun 2012.
Penemuan Partikel Higgs
Pada tanggal 4 Juli 2012, kolaborasi ATLAS dan CMS mengumumkan penemuan partikel baru kepada auditorium yang penuh di CERN. Partikel ini tidak memiliki muatan listrik, memiliki masa hidup yang pendek, dan berubah menjadi partikel-partikel lain dalam cara yang sesuai dengan teori.
Untuk membenarkan jika itu benar-benar partikel Higgs, fisikawan perlu mengecek "spin" partikel – partikel Higgs adalah satu-satunya partikel yang memiliki spin nol. Dengan mengkaji dua setengah kali lipat data, mereka menyimpulkan pada Maret 2013 bahwa, memang, beberapa jenis partikel Higgs telah ditemukan.
Pencarian Selanjutnya
Penemuan partikel Higgs hanya awal dari perjalanan. Dalam sepuluh tahun sejak itu, fisikawan telah mengkaji bagaimana kuat partikel ini berinteraksi dengan partikel-partikel lain, untuk melihat jika ini sesuai dengan prediksi teoretis.
Kuatan interaksi dapat diukur secara eksperimental dengan mencari produksi dan decays Higgs boson: semakin berat partikel, maka Higgs boson lebih mungkin akan berubah menjadi atau diproduksi dari partikel tersebut. Interaksi dengan tau lepton ditemukan pada tahun 2016, sementara interaksi dengan quark top dan bottom pada tahun 2018.
Banyak yang Belum Dipahami
Namun, masih banyak yang belum kita pahami tentang partikel Higgs. Apakah itu unik ataukah ada sektor Higgs lainnya? Apakah membantu menjelaskan bagaimana alam semesta dibentuk, dengan materi menang atas antimateri? Bagaimana massa ini terjadi dengan berinteraksi dengan dirinya sendiri dalam cara yang apa? Dan mengapa masa ini begitu kecil, mengisyaratkan adanya mekanisme lain?
Dapatkah partikel Higgs membantu mencari partikel gelap dan partikel-partikel lain? Sepuluh tahun setelah penemuan, perjalanan kita telah hanya mulai dimulai.
Dampak Partikel Higgs
Partikel Higgs memiliki, dan akan terus memiliki, dampak pada hidup kita, dalam cara yang mungkin tidak kita bayangkan. Itu adalah bagian dari jawaban mengapa kita – dan segala sesuatu yang kita interaksi dengan – memiliki massa, mengalirkan rasa penasaran alami kita tentang alam semesta dan bagaimana evolusinya.
Dalam pencarian partikel ini, teknologi-teknologi baru telah dikembangkan, dan kemungkinan-kemungkinan besar akan timbul dalam masa yang akan datang.