Parçacık Fiziği Krizde mi: Higgs Sonrası Sessizlik ve Gelecek Arayışı

Temmuz 2012'de, Avrupa'daki Büyük Hadron Çarpıştırıcısı (LHC) fizikçileri, atomaltı dünyanın uzun süredir aranan temel taşı olan Higgs bozonunun keşfini coşkuyla duyurdu. Higgs bozonlarıyla etkileşim, diğer temel parçacıklara kütle kazandırarak, atomları oluşturacak kadar yavaşlamalarını sağlıyor ve bu da evrendeki her şeyin temelini atıyor. Bu keşif, 1970'lerden kalma, bilinen 25 temel parçacığı ve etkileşimlerini yöneten denklemler bütünü olan Standart Model'in son parçasını tamamladı. Ancak, asıl dram, verilerden ortaya çıkmayan şeylerdeydi.

Fizikçiler, LHC'yi sadece Standart Model'i doğrulamakla kalmayıp, doğanın daha eksiksiz bir teorisinin bileşenlerini ortaya çıkararak onu aşmak için milyarlarca avro harcamıştı. Standart Model, örneğin karanlık maddeyi oluşturan parçacıkları içermiyor; evrende neden madde antimaddeye baskın olduğunu veya Büyük Patlama'nın neden gerçekleştiğini açıklamıyor. Ayrıca, Higgs bozonunun kütlesi (atomların fiziksel ölçeğini belirleyen) ile kuantum kütleçekimiyle ilişkili çok daha yüksek kütle-enerji ölçeği olan Planck ölçeği arasındaki açıklanamaz derecede büyük bir eşitsizlik var. Bu "hiyerarşi problemi" için 1981'de büyük teorisyen Edward Witten, Higgs bozonundan sadece biraz daha ağır ek temel parçacıkların varlığıyla dengenin sağlanacağını düşünmüştü. LHC'nin çarpışmaları, bu parçacıkları ortaya çıkaracak kadar enerjik olmalıydı.

Ancak, protonlar tünelde çarpışıp dedektörlere saçıldığında, sadece Standart Model'in 25 parçacığı gözlemlendi. Bilinenlerin ötesinde hiçbir "yeni fizik" — yeni parçacıklar veya kuvvetler — ortaya çıkmadı. Bu durum, parçacık fiziği alanında bir krize yol açtı. Hiyerarşi problemi hakkındaki standart akıl yürütmenin yanlış olduğu ortaya çıkınca, yeni fiziğin nerede bulunabileceği belirsizleşti. Bu durum, alanın yavaş bir çöküş yaşayacağı ve parçacık fiziği işlerinin azalacağı endişelerini beraberinde getirdi, çünkü daha ağır parçacıkları aramak için bir yol bulunamıyordu.