Hur får partiklarna massa – och laddning?
Higgsfältet sägs ge elementarpartiklar massa. Vilken egenskap hos partiklarna avgör vilken massa de får i Higgsfältet? Finns det ett fält som ger partiklarna dess laddning också?
/Sven Ahlinder
Bild: Fons Rademakers / CERN / SPL
Vi vet att materiepartiklarna kvarkar (som bland annat bildar protoner och neutroner) och leptoner (bland annat elektroner) får sin massa av Higgsfältet, men vi kan inte förklara hur stor massa de får. Hur starkt partiklarna påverkas av Higgsfältet beror på deras så kallade Yukawakonstanter, vars värden tycks godtyckliga och uppvisar en enormt stor variation mellan exempelvis elektronen och den tyngsta kvarken. Att förstå mönstret hos dessa massor är fortfarande ett olöst problem i partikelfysiken.
När det gäller den andra delen av frågan, hur partiklarna får sin laddning, är vår okunskap ännu större. Vi tror dock att det inte rör sig om ett Higgsliknande fält i det fallet. Till skillnad från partiklarnas massor tycks deras laddningar inte kunna ha vilket värde som helst, utan vara kvantiserade. Det innebär att någon Yukawa-liknande förklaring knappast kan användas här, utan att lösningen bör ligga bortom fysikens standardmodell. En möjlighet att förstå dessa kvantiserade laddningar är som uttryck för extra dimensioner. Den svenske fysikern Oskar Klein föreslog en sådan lösning redan på 1920-talet, och idéerna om extra dimensioner lever kvar i moderna teorier om hur fysikens fundamentala krafter kan förenas. Dit hör bland annat strängteorierna, med sex extra dimensioner. Hittills har ingen övertygande ny modell hittats, men forskningen fortsätter i detta fundamentala och fascinerande område av den teoretiska fysiken.
/Lars Bergström, professor i teoretisk fysik, Stockholms universitet
