Elemi rész a kvarkokon és leptonokon kívül még a foton és néhány, hozzá hasonló, ám tömeggel is rendelkező részecske. Ezek az alapvető kölcsönhatásokhoz kötődnek. Erők, erőterek segítségével írjuk le a kölcsönhatásokat, legalább is az
érzékelhető méretekben. Például az elektromosan töltött részecskék közötti erőket elektromos térrel írjuk le. Hasonlóképpen beszélhetünk a mágneses és a gravitációs tér létezéséről. Ám ha a kölcsönható részecskék csak nagyon rövid ideig lehetnek egymás közvetlen közelében, mert nagyon gyorsan mozognak egymáshoz képest, akkor a kölcsönhatás térrel való tárgyalása nem kielégítő, például két igen gyors elektron között a kölcsönhatást fotonok cseréje közvetíti. Ha nagyon sok foton cserélődhet, akkor az megfelel az elektromágneses térrel való leírásnak. Ahogyan az elektromágneses kölcsönhatás leírása az elektromágneses téren és a fotonokon alapul, a többi alapvető kölcsönhatásnál is részecske rendelhető a nekik megfelelő térhez.
Az elemi részecskék és az alapvető kölcsönhatások egységes elmélet keretében
tárgyalhatók, ez az ún. standard modell. Ha a kölcsönható elemi részek igen nagy
energiájúak, a kölcsönhatások kezdenek hasonlókká válni. Ilyen módon egyesíthető
az elektromágneses és gyenge kölcsönhatás. Egyesítésükhöz az elméleti fizikusok
az ún. Higgs-terek és nekik megfelelő részecskék létét tételezik fel, ezeket
Higgs-részecskéknek nevezik. A Higgs-terekhez hasonló a mindennapi életben is
létezik. Nézzük az elektrosztatikus teret, a tér potenciálját. Az elektromosság
akkor vehető észre, ha potenciálkülönbségek vannak. Ha az egész világegyetem 220
voltos potenciálon lenne, senki sem venné észre létezését. Hasonló okoknál fogva módon nem vesszük észre a Higgs-tereket sem, sőt ezeket nehezebb észre venni, mint az elektromos potenciált, mert tulajdonságai az üresnek tekintett tér tulajdonságainak feleltethetők meg. Annak az üres térnek, amelyben az elektron
és a többi tömeggel rendelkező részecske létezik. Betöltik a Mindenséget a Higgs-terek, mindenhol jelen vannak és befolyásolják az elemi részek tulajdonságait.
Olyanféle a Higgs-tér a részecskék számára, mint halaknak a víz. Képzeljük el,
megfigyelhető a halak mozgása (a részecskék tulajdonságai), de nem látható,
miben mozog a hal, mert senki sem látja a vizet. Csak azt észleljük, hogy egyik hal gyorsabb, mint a másik. Bár a tudós nem tudja, mi a víz, semmi nem látszik
belőle, de biztos abban, hogy víznek léteznie kell, különben nem tudná
megmagyarázni, miként mozoghatnak a halak. Bizonyítékul a víz mozdulásának,
fodrozódásának az észlelése szolgálhatna. Így szükséges az elemi részecskék,
mint az elektron tulajdonságainak értelmezéséhez a Higgs-terek létének
feltételezése. "Fodrozódásukat", hasonlóan, mint az elektromágneses térnél a
foton, a Higgs-tereknél a tömeggel rendelkező Higgs részecske felbukkanása
jelzi. A Higgs-részecske felfedezése az elektromágneses és gyenge kölcsönhatás
egyesítéséhez szükséges Higgs-terek létét bizonyítja. Rávilágít arra, hogy
az általunk eddig üresnek gondolt tér nem üres, vannak tulajdonságai.
A Higgs-részecskének háromféle változata van, pozitív, negatív és semleges
elektromos töltésű lehet. Felfedezésüket a CERN LHC (Large Hadron Collider)
gyorsítónál 2012 nyarán jelentették be. A Higgs-részecske tömege a proton
tömegének közel 133-szorosa. Az elektron és más leptonok, a kvarkok és valamennyi más elemi részecske tömege a Higgs-terekkel való kölcsönhatásból
származtatható. Azért nincs a fotonnak tömege, mert nincs ilyen kölcsönhatása.
Felteszik, hogy a világegyetem fejlődésének legelején valamennyi részecske tömeg
nélküli volt. A tömeggel rendelkező részecskék a világegyetem kialakulásának igen kezdeti szakaszában, a Higgs-terekkel kölcsönhatva nyertek tömeget.
Dr. Végh László