גם בה יש אנרגיות שליליות; כל אחד אחר היה מתייחס כטעות, אך דיראק שיער קיום של אנטי-חלקיק - שמטענו צריך להיות חיובי. תחילה חשב, שיווצרו אלקטרון ופרוטון - לא ייתכן, בגלל הבדלי מסות. לא המשיך הלאה, לחזות הפוזיטרון; כשנשאל מדוע - "פחדנות פשוטה!"
ג'ורג' סמוט חיפש גרעינים כבדים של אנטי-חומר (הניח שמקורם חיצוני לארץ, כי בהתנגשות בארץ, רק גרעינים קלים יכולים ליצור אנטי-חומר); שלח בלונים לגובה, עם מגנטים מוליכי-על, לעקם את מסלולם. מתוך 50 אלף ארועים, אחד במשקל גרעין חמצן התעקם הפוך - ראיה לחלקיק עם מטען חשמלי הפוך ("אירוע קרן קוסמית 26262"). חישבו את ההסתברות לאנטי-חמצן - 75%; לואיס אלוורז[6] קבע: לא מספיק; סמוט התייאש.
בטמפרטורה נמוכה מאד (לפי BCS, כ-30 קלווין) אלקטרונים מצומדים ב"זוגות קופר", והספינים שלהם מתחברים למספר שלם - הופכים כך לבוזוןים (משוחררים מעקרון האיסור של פאולי, לכן הזוג מתנהג כאילו יחיד); נוצר פער אנרגיה (אנ') (= יש להשקיע אנרגית עירור כדי להוליך), בפועל: הם מקבלים "מסה".
יויצ'ירו נאמבו (אנ') [12] זיהה את ההקבלה בין מוליכות-על לבין פעולות גומלין בין חלקיקים; בין משוואת BCS (ופתרונותיה) לבין משוואת דיראק. עבודתו ניבאה את בוזון היגס, והייתה בסיס לפיתוח של פיטר היגס (ואחרים, באופן לא-תלוי). נמבו יכול היה להמשיך מכאן, ולחקור את האופן שכל החלקיקים המסיביים מקבלים מסה בשדה כיול (אולי חוץ מהנייטרינןים - עדיין לא ידוע אם יש להם מנגנון שונה); הוא לא המשיך - ומצטער עד היום.
בראשית היה שדה היגס סימטרי; כשהתקרר - נשברה, נוצר לשדה "כיוון" במרחב המתמטי המופשט (כי השדות ופונקציות הגל הן של מספרים מרוכבים), ולחלקיקים - מסה. השדה מעורר ויכול להוליך גלים - שהם גם חלקיקים - מכאן: בוזון היגס.
המרחב המופשט מתנהג כ"מוליך-על" ענק; החלקיקים "מתקשים" לעבור דרך שדה היגס, כלומר: יש להם מסה (אבל לא לפוטון; אירוניה: דווקא הם מתנהגים כמסיביים - במוליך-על ממשי...)
בעיה חדשה: ג'פרי גולדסטון (אנ') (מ-MIT, בעזרת סלאם וסטיבן ויינברג(J)) הוכיח, שבכל שבירת סימטריה (מה שמוריד דרגת-חופש אחת מחבורת הסימטריה המקורית - מוריד ממד מהמרחב המתמטי) - נוצר בוזון חסר-מסה אחד.
אבל פיליפ אנדרסון שם לב שבפיזיקה של חומר מעובה, אין בוזונים חסרי-מסה. פיזיקאים נטשו מחקרים כי משפט גולדסטון-סלאם-ויינברג הפריע להם; אנדרסון הרגיעם שבמצב מעובה אין בוזונים כאלה, אחד אמר לו: אז כתוב מאמר. המאמר מ-1963, שהסביר מדוע גולדסטון לא מתקיים במעובה, הביא את פיטר היגס להפריך את המשפט ב-1964. הוזמן לברה"מ לשוחח עם לב לנדאו (נובל 1962, שרד תאונה קשה בעזרה בינלאומית)[13] וצוותו, תחת פיקוח הקג"ב, לנדאו חרג וניתן לו הרבה יותר משעה.
ב-1964 קיבל Physical Review Letters שני מאמרים באופן בלתי-תלוי: אנגלר ו-ברו; גורלניק, הייגן ו-קיבל, שהראו שאפשר לעקוף את גולדסטון-ס-ו ע"י רעיונות מתאוריות-כיול: חבורת לי מסוימת יכולה לעבר שבירת סימטריה ספונטנית, וליצור מסה ללא בוזונים חסרי-מסה (שלא נמצאים במודל). ב-1966 שלח היגס מאמר נוסף, המסביר את מנגנון יצירת המסה; Letters דחה, בנימוק שלא ממש רלוונטי לפיזיקה. היגס הוסיף פסקה, שמציינת שייתכנו יישומים להסבר מנגנון הכוח החזק (לא ידעו את הקווארקים), ושלח שוב - התקבל. היגס ואנדרסון מפרגנים אהדדי: אנדרסון אמר שהיגס אדם ישר (למרות שלא הזכירו במאמריו). היגס: אנדרסון יכול היה להגיע לכך בעצמו; "בזכות הפסקה, הבוזון על שמי..." יש המכנים "מנגנון אנדרסון-היגס". היגס נחשב לצנוע, העדיף לכנותו "הבוזון הסקלרי"; התעמת עם סטיבן הוקינג, שהתערב עם גורדון קיין (אנ') (ער') טורקית: قوردون_ال_کان (פר') במצרית) על $100 שההיגס לא יתגלה במאיץ LEP (ניצח), וגם במאיץ LHC (והפסיד! ב-2013). רבים אמרו, שאסור לבקר את הוקינג כי הוא סלב, למרות שתרם לפיזיקה פחות מאחרים[15].
לג'וליאן שווינגר היו עשרות דוקטורנטים, הקדיש מעט זמן לכל אחד; אחד הבולטים: גלאשו. שווינגר פרסם ב-1957 מאמר ב-Annals of Physics על המתמטיקה של פעולות בין חלקיקים ושדות. כולם החלו להעריך, שאם אינווריאנטיות-כיול (סימטריה רצופה, שמתגלה בחבורת לי מסוימת) פועלת על אלקטרומגנטיות, ואם אפשר לפתחה בהקשר האיזוספין הלא-אבלי (Non-abelian group) (כפי שהראה מאמר תורת יאנג-מילס מ-1954) - אז גם בכוחות האחרים, ע"י תורת כיול. שוינגר שיער קיום חלקיק חדש, נושא הכוח החלש; קשה מאד היה למצאו, כי דרש אנרגיות גבוהות שלא היו אז, וגם: היה 3 חלקיקים: חיובי, שלילי ונייטרלי. שווינגר ראה מקבילות בין החלש לבין החשמלי (התנהגות וקטורית - ספין 1, וגם אוניברסליות - פועלים בסוגים שונים של מערכות), ורק רמז לכך; לא היה לו זמן לפתח, אז גלשאו ביצע.
ויינברג רצה לנסוע, רק עם תואר ראשון, למכון נילס בוהר. בוהר היה נגד, כי חלק מהלימודים היו בדנית. אבל NSF נתנו לו, ושם פגש את ורנר הייזנברג (לא התעניין בכלל באחרים) ובדיראק (שלא בא לו לעזור). אבל דייויד פריש (אנ') וגונר קלן עזרו. חיפש סימטריה גם מקומית (משתנה במקום) וגם גלובלית (מוגדרת בכל מקום), לתיאור הכוח החזק - 2 חבורות לי שבדק לא התאימו [17]. בנסיעה בשברולט קמארו האדומה ל-MIT הבין, שהפתרון שלו נכון - אבל לבעיה אחרת, החלש... סיפר: "אתה פשוט מנחש, ואז בודק אם נכון". המנגנון עובד גם על קווארקים, אבל אז התרכז רק באלקטרון ובאנטינייטרינו, ולכן נתן למאמרו המופתי (והדחוס - 2.5 עמודים) ב-Letters השם "מודל של לפטוןים".
פתרון רנורמליזציה: חררדוס ט'הופט ומנחהו, מרטינוס ולטמן (בעזרת ראשוני המחשבים, עם כרטיסים מנוקבים). סידני קולמן: "הפכו את הצפרדע של ויינברג-סלאם לנסיך קסום".
הוכחה ניסויית: עקיפה למציאות בוזון Z - הפצצה אדירה של נייטריני לתא "גרגמל"; ישירה של +W, ו--W ו-Z0 (משקל 80, 91 GeV) - שיתוף 135 מדעני CERN ב-1983; מתוך מיליארד התנגשויות, התגלו 6 W. נובל ב-1984 לקרלו רוביה, סימון ואן דר מיר.
שר המדע של בריטניה, ויליאם וולדגרייב (אנ'), ביקש ב-1993 הסבר פשוט על בוזון היגס, כדי לדעת מה הוא מתקצב, והבטיח שמפניה יקרה למנצח. פרופ' דייויד מילר הציע: אישה יפה נכנסת לאולם מלא ומנסה לחצותו - הקהל נצמד אליה ו"מעניק לה מסה"; לעומתה, פוליטיקאי עובר באולם ללא עיכוב (כמו פוטון בשדה היגס). את פעולת שדה היגס על בוזון הגס אפשר להמחיש גם ע"י שמועה שמופיעה בקהל - מצטופף ויוצר "מסה" גם ללא אובייקט ?.
הפרת זוגיות: גם לאחר שהתגלתה, המשיכו לסבור שהצירוף של מטען חשמלי וזוגיות, הידוע כ-charge-parity או CP, אינו יכול להיות מופר. אולם, ניסוי של ג'יימס קרונין וואל פיץ' ב-1964 הראה, על בסיס דעיכת קאוןים, כי גם שבירת סימטריית CP קיימת (נובל 1980).
רעיונות ראשונים: תיאודור קלוצה, ב-1919; ממד-מרחבי חמישי, "מכורבל" על עצמו. לא לגמרי עבד, אבל - חזרו אל הרעיון של ממדים נוספים (תחילה עוד 22 = 26, אח"כ רק עוד 6 או 7), מכורבלים, עם סימטריה מסוימת - ובאורך פלאנק.
בזמן שעבד על הדוקטורט, כתב תזה מבריקה על סכום כל ההיסטוריות של חלקיק
[1];
מנחהו ג'ון וילר התלהב, ורץ לביתו של אלברט איינשטיין (מרסר 112), שאמר "אני עדיין לא מאמין שהזקן משחק בקוביות, אבל קניתי ביושר את הזכות לטעות". בא לשמוע את פיינמן מרצה בקולוקוויום, נכנס בזמן שפיינמן מילא הלוח במשוואות, ושאל: איפה התה? בחדר התה פגש את וולפגנג פאולי, שאחרי ההרצאה שאל: "התאוריה לא נראית לי, בגלל כך, וכך, וכך; אתה לא מסכים איתי, פרופ' איינשטיין?" שענה, בקול גרמני רך ונעים: "לאאאאא....."
ב-1930 בחן תוצאות ניסויים של אנריקו פרמי בקרינת בטא, והסיק שחסרה אנרגיה - כמות זעירה, אך ניתן למדוד; שיער שיש חלקיק חדש, נייטרלי. הודיע במכתב ל"גבירותי ורבותי הרדיואקטיביים" - משתתפי כנס על רדיואקטיביות באוניברסיטת טיבינגן; לא בא לכנס, כי העדיף ללכת למסיבה יוקרתית במלון Baur au Lac בציריך. כעבור שנתיים גילה ג'יימס צ'דוויק את הנייטרון, כבד יותר - פרמי כינה את החלקיק של פאולי נייטרינו; קוואן וריינס גילוהו ב-1956.
צ'ן-נינג יאנג (נובל 1957, הפרת זוגיות; אהב סימטריות) ורוברט מילס פיתחו מודל של סימטרית איזוספין בין פרוטון לבין נייטרון - קשה מאד, כי היא לא אבלית (לא חילופית, ע"ש נילס הנריק אבל, בן דורו של גולואה; גם מת צעיר, משחפת). אלקטרודינמיקה קוונטית היא אבלית.
בספרו "קללת ההוויה" סיפר, שאמר למארי גל-מאן "Partons" (השם שפיינמן נתן לקווארקים, כי הם "חלקים" של הדרונים; ג'ורג' צוויג (אנ') כינה: "אסים"; גם יובל נאמן גילה) - גל-מאן התרגז: "אתה מתכוון ל-Put-on's" (מתיחות), כי השתמע שהם לא מצייתים לשום תורת-שדה קוונטית. בסוף התברר, שהם מצייתים: לכרומודינמיקה קוונטית, שפיתחו וילצ'ק, דייוויד גרוס ודייוויד פוליצר (נובל 2004).
^תלמידו של הוקינג, דון פייג' (נוצרי אוונגליסטי), שכנעו שחץ הזמן לא חייב להתהפך אם היקום יתחיל להתכווץ; במקום, אפשרי שלפונקציית גל של היקום יש שני ענפים עם כיוונים הפוכים. (ביהירות) כינה זאת "השגיאה הגדולה של חיי".
בעיית הפיזיקה המודרנית - תורת המיתרים, חלק 1 / פול סאטר, Ask a Spaceman, סרטון באתר יוטיוב
