Higgs alanı uzay-zamanı tamamen doldurmuş durumdadır. Alanın yapısı gereği de maddeye kütle kazandırmaktadır. Tıpkı mürekkebin üzerinde gezinen kurutma kağıdı gibi. Enerjini kütleye dönüşümünü kabul ettiğimize göre enerji artışının kütle artışını getireceğini de kabul etmemiz gerekir ki böylece higgs alanının kütle kazandırma mekanizmasını çözmüş oluruz. Yapışma ne kadar güçlü olursa kütle enerjisi de o denli güçlü oluyor. Yapışma atalet demek olduğuna ve kütlenin ataleti doğuracağını bildiğimize göre teori de eksik bir yan bulunmamaktadır.

Higgs alanı boşlukta kütle kazandırdığına göre sıfırdan büyük bir değere sahip olmalı. Ancak böyle olursa kütle artışını yapışarak sağlar.

Higgs alanı skaler bir alan. Çünkü vektörel bir alan olsaydı büyüklüğü yön ile değişirdi. O zaman biz yönümüzü değiştirdikçe kütlemizde değişirdi. Higgs alanı içerisinde her noktada yalnızca bir büyüklük vardır.

Kısaca kendi etrafında dönme olarak tanımlayabileceğimiz spin açısından baktığımızda sıfır spinlidir. Sıfır tam sayı olduğundan tam sayı ile biten spinli parçacıklar fermiyon olamayacağına ve bozon olacağına göre kümelenmeler olasıdır. Diğer alan bozonları 1 spinlidir.

Bu parçacığın keşfi için iki araştırma merkezi çalışmaktadır. Bunlardan biri; Avrupa parçacık fiziği laboratuarı (CERN) , diğeri; ABD’nin Fermi ulusal laboratuarı(FNAL).

Bu araştırma merkezlerindeki üzerinde çalışılan mekanizma; higgs alanındaki herhangi bir kuantum çalkalanmanın, elektromanyetik alanın foton yayması gibi , higgs parçacıklarının ortaya çıkması şeklindedir. Bilim adamları bunun yüksek bir çarpışma ardından ortaya çıkacağını düşünüyorlar.

Higgs bozonunun kütlesi konusunda ağırlıklı görüş; 230 GeV’in altıdır. 180 GeV’den aşağısı standart modeli tehlikeye sokarken süpersimetri kuramının higgs bozonuna öngördüğü kütle;100-130 GeV. İşte bu sebeple araştırmalar tüm enerji düzeyleri için yapılmalı, yani tüm enerjilerde higgs bozonu taranmalıdır.

Bu açıdan araştırma merkezlerini denediğimizde; Amerika’daki Fermilab 160 GeV’e kadar tarama yapabilecek. CERN’deki LEP (large elektron-positron Collider) biraz geliştirilerek hazırlanan LEP-II, 184 GeV’e kadar tarama yapabiliyor. Hatta 1996 yılında OPAL isimli bir dedektörü tarafından 172 GeV’de elde edilen bulguları higgs bozonunun ayak izi olarak yorumlayanlarda var.

Bu durumda ikisininde yeterli olamayacağı bir enerji değeri karşımıza çıkarsa biraz beklemek durumunda kalacağız çünkü yine CERN’de 600 GeV’lik bir enerji aralığında bu parçacığı tarayabilecek LHC (large hadron collider) devreye girecek.

KARŞILAŞILAN ENGELLER:

İhtiyaç duyulan yüksek enerji, çok büyük dairesel hızlandırıcılarda hazırlanıyor. Hızlandırıcılarda yüklü parçacıkların dairesel hareketlerinden dolayı meydana gelen  “sinkrotron” ışıması, parçacığın enerjisinin bir miktarının kaybolmasına neden oluyor.

Bu durumu önlemek için hazırlanmış doğrusal hızlandırıcılar ise yeterli enerjiyi sağlayamamaktadırlar. ABD’deki SLAC doğrusal bir hızlandırıcıdır ve 3 kilometredir. Gerekli olan çok daha fazlası henüz mümkün değildir. Zaten dairesel hızlandırıcılar da mevcut bükülmeyi aza indirmek için ço geniş çaplarda hazırlanmaktadır. LEP’in çevresi 27 km’dir.

LHC’nin  çarpışma enerjisi 14 TeV’i bulacağı için ortaya çıkacak jetler çok çeşitli olacaktır. Beklenen higgslerden biri de hafif higgs parçacığı. Bu higgs’in kuark-antikuark çarpışması neticesinde ortaya çıkacağı tahmin ediliyor. İşte bu yüzden bu imzayı ortaya çıkacak çeşitlilik içerisinden bulmak çok uzun zaman alacaktır.

Birde genelde elektron ve anti-elektron çarpışmalarıyla ortaya çıkan enerji incelenmektedir. Bu çalışmada ürünlerin incelenmesi kolaydır ama çok çeşitlilikte görünmez. Bu sebeple fizikçiler proton anti-proton çarpışmasıyla elde edilecek enerjiyi incelemeyi düşünmüşler ve fermilab’da böyle bir laboratuar kurmuşlardır.

Bu seferde ortaya çıkan aşırı çeşitlilik engel teşkil etmiştir. Elde edilen verilerin bir kısmı incelenerek ve sabit hedefe gönderilmesiyle elde edilen ürünler değerlendirilerek bu sorunda aşılmaktadır. Bilineceği üzere ters yönde döndürülüp kafa kafaya çarpıştırılan iki parçacığın çarpışma enerjisi tek yönde döndürülerek sabit hedef üzerine gönderilen parçacığın çarpışma enerjisinden çok fazla olur.

CERN’deki LEP’e  ait 27 kmlik hızlandırıcı kullanarak daha gelişmiş dedektör sistemleri ilave edip LHC gerçekleştirilecek. Dedektörün içerisinde her seferinde yaklaşık 20, her saniyede 800 çarpışma olacak. Bunların hiçbiri kafa kafaya da olmayabilir. Bu sebeple hassas davranmak gerekmektedir. Bu amaçla 15 milyon ayrı kanalın gelişmiş bilgisayarlarla denetlendiği küçük muon selenoit (CMS) dedektörleri tasarlanmıştır.

Bir kısım bilim adamları ise çarpışma için muonları önermektedirler. Bilindiği üzere muonlar; elektronlardan 207 kat daha ağır, spinli ve negatif yada pozitif yüklü parçacıklardır. Elektronunda dahil olduğu lepton ailesine dahildir. Pionlar ise kütlesi elektronların kütlesi ile protonların kütlesi arasında olan ve spinleri 0, elektrik yüklü veya yüksüz olabilen, hadronlar arası güçlü kuvvetin taşıyıcısıdırlar. Bir kuark ve anti-kuarktan oluşan pionların muonlara bozunmasından faydalanarak bir hızlandırıcı tasarlanmıştır. Eğer ileriki zamanlarda bu çalışma gerçekleştirilirse istenilen amaç doğrultusunda daha iyi sonuçlar alınabilecektir.

Muonlar büyük kütleleri sebebiyle hızlandırıcılardaki siklotron ışıması dolayısıyla oluşacak enerji kaybı azalacak ve daha fazla enerji sağlanmış olunacaktır. Daha önemlisi hadron çarpışmalarından daha duyarlı sonuçlar elde edilecektir.  Daha fazla higgs parçacığı ortaya çıkacaktır. Ayrıca laboratuarının kurulumu çok geniş arazileri gerektirmemektedir.

En önemli sorun ise muonların ömürlerinin çok kısa olmasıdır. Bu sorunu da Einstein’ın  ışık hızına yakın zamanın yavaşlaması prensibini kullanarak aşmayı düşünüyorlar. Tüm parçacıkları aynı hızda bir demet haline getirip ışık hızına yakın hızlandırmayı düşünüyorlar.