Peter Higgs

Peter Ware Higgs, temel parçacıkların nasıl kütle kazandığını açıklayan mekanizmayı 1964'te önerenlerden biri olan İngiliz kuramsal fizikçidir. Önerisinin en çarpıcı sonucu, o güne dek kimsenin görmediği yeni bir parçacığın varlığıydı: bugün onun adıyla anılan Higgs bozonu. Bu parçacık neredeyse yarım asır sonra, 2012'de CERN'deki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda bulundu. Higgs, bu buluşla 2013 Nobel Fizik Ödülü'nü François Englert'le paylaştı.

Erken yaşamı ve eğitimi

Higgs 29 Mayıs 1929'da İngiltere'nin Newcastle upon Tyne kentinde doğdu. Babası BBC'de ses mühendisiydi. Çocukluğunda geçirdiği astım, babasının işi nedeniyle yapılan taşınmalar ve İkinci Dünya Savaşı okul hayatını kesintiye uğrattı; bir süre evde eğitim gördü. Büyük ölçüde annesiyle birlikte Bristol'da yaşadı ve 1941-1946 arasında Cotham Gramer Okulu'na gitti. Burada, aynı okulun eski öğrencilerinden kuantum fiziğinin öncüsü Paul Dirac'ın çalışmalarından etkilendi.

1946'da matematik ağırlıklı eğitim için Londra'daki City of London School'a geçti. 1947'de King's College London'a girdi; 1950'de fizikte birincilikle lisans, 1952'de yüksek lisans derecesi aldı. 1954'te molekül titreşimleri üzerine yaptığı çalışmayla doktorasını tamamladı.

Kariyeri

Doktorasından sonra 1954-1956 arasında Edinburgh Üniversitesi'nde kıdemli araştırmacı olarak çalıştı. Ardından Londra'da Imperial College ve University College London'da görev yaptı. 1960'ta Edinburgh'a döndü ve Tait Matematiksel Fizik Enstitüsü'nde öğretim üyesi oldu. Burada doçentliğe (reader) yükseldi, 1974'te Edinburgh Kraliyet Cemiyeti üyeliğine seçildi ve 1980'de kendisine kuramsal fizik profesörlüğü verildi. 1996'da emekli olup onursal profesör unvanını aldı. 1983'te Kraliyet Cemiyeti (Royal Society) üyeliğine seçildi.

Higgs mekanizması

1960'ların başında fizikçiler zor bir sorunla uğraşıyordu: Doğadaki kuvvetleri açıklayan simetri ilkelerine dayalı kuramlar, kuvveti taşıyan parçacıkların kütlesiz olmasını gerektiriyor gibiydi; oysa bazı parçacıkların kütlesi olduğu biliniyordu. Higgs'in 1964'te tek başına yazdığı çalışma, kendiliğinden simetri kırılması denen bir süreçle bu çelişkinin aşılabileceğini gösteriyordu. Buna göre bütün uzayı dolduran bir alan vardır ve parçacıklar bu alanla etkileşerek kütle kazanır.

İlk makalesi Physics Letters dergisinde çıktı. Modeli anlatan ikinci makalesi ise aynı derginin editörlerince “fizikle belirgin bir ilgisi olmadığı” gerekçesiyle reddedildi. Higgs makaleye bir paragraf ekleyip Physical Review Letters'a gönderdi ve çalışma 1964'te orada yayımlandı. Eklenen kısım, kütleli ve dönmesi (spini) sıfır olan yeni bir bozonun var olması gerektiğini öngörüyordu.

Higgs bu fikre ulaşan tek kişi değildi. Aynı yıl Brout ile Englert, ayrıca Guralnik, Hagen ve Kibble benzer sonuçlara vardı; Philip Anderson da 1962'de mekanizmanın bir benzerini önermişti. Higgs, buluşunda bir “eureka anı” olmadığını söylerdi. Mekanizma sonradan parçacık fiziğinin Standart Modeli'nin temel parçalarından biri oldu.

Higgs bozonunun keşfi

4 Temmuz 2012'de CERN, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'ndaki ATLAS ve CMS deneylerinin yaklaşık 126 GeV kütlede yeni bir parçacığın güçlü işaretlerini gördüğünü duyurdu. Sonraki ölçümler bu parçacığın spininin sıfır olduğunu doğruladı. 2013 Nobel Fizik Ödülü, “bir mekanizmanın kuramsal keşfi” için Higgs ve Englert'e verildi. Cep telefonu kullanmayan Higgs, ödülü kazandığını eve dönerken yolda karşılaştığı eski bir komşusundan öğrendi. CERN'deki duyuru anı, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nın ilk yıllarını anlatan Parçacık Ateşi (Particle Fever) belgeselinde de yer alır; filmde Higgs'in gözyaşlarını sildiği görülür.

Uzay ve astronomiye etkisi

Higgs alanı yalnızca parçacık fiziğini değil, evrenin ilk anlarına dair düşüncelerimizi de etkiler. Standart Model'in tamamlanmasıyla, Büyük Patlama'dan hemen sonraki son derece sıcak dönemde kuvvetlerin ve parçacıkların nasıl davrandığını anlatan hesaplar sağlam bir zemine oturdu. Higgs bozonunun bulunması, bu modelin öngördüğü son eksik parçanın yerine konması anlamına geliyordu.

Mirası

Higgs, Nobel'den önce de pek çok ödül aldı: 1981'de Hughes Madalyası, 1984'te Rutherford Madalyası, 1997'de Dirac Madalyası, 2004'te Brout ve Englert'le paylaştığı Wolf Fizik Ödülü, 2010'da Sakurai Ödülü. 2015'te dünyanın en eski bilim ödülü sayılan Copley Madalyası'na layık görüldü. 1999'da şövalyelik unvanını geri çevirdi, 2012'de Onur Yoldaşları Nişanı'nı kabul etti. Edinburgh Kraliyet Cemiyeti 2012'de onun adına Higgs Madalyası'nı oluşturdu; aynı yıl kuruluşu duyurulan Edinburgh Üniversitesi'ndeki Higgs Kuramsal Fizik Merkezi de onun adını taşır. Bristol 2013'te, doğduğu kent Newcastle upon Tyne 2014'te ona kentin onursal hemşehriliğini verdi. Bristol'dan Cambridge'e, St Andrews'tan Trinity College Dublin'e uzanan 16 onursal doktora unvanı aldı. Higgs 8 Nisan 2024'te Edinburgh'da, 94 yaşında öldü.

Bilmeye değer

• Bozonu öngören ikinci makalesi bir dergi tarafından “fizikle belirgin ilgisi olmadığı” gerekçesiyle reddedilmişti.
• Nobel'i kazandığını cep telefonu olmadığı için yolda karşılaştığı eski bir komşusundan öğrendi.
• Parçacığın popüler adı olan “Tanrı parçacığı” yakıştırmasını sevmezdi; ad genellikle fizikçi Leon Lederman'ın bir kitabına yayıncısının önerdiği başlığa dayandırılır.
• Kuantum fiziğinin öncüsü Paul Dirac'la aynı okulda, Bristol'daki Cotham'da okumuştu.
• Öngörüsüyle bozonun bulunuşu arasında 48 yıl geçti.

Fotoğraf: Bengt Nyman · CC BY 2.0 · Wikimedia Commons