Aan het begin van de jaren zeventig moest het idee van een enorm scalair boson als de hoeksteen van een verenigd theoretisch model van de zwakke en elektromagnetische interacties nog worden verankerd in een veld dat nog steeds leerde leven met wat we nu kennen als de standaard model van deeltjesfysica. Naarmate de verschillende doorbraken van het decennium dit theoretische kader geleidelijk aan consolideerden, kwamen het Brout-Englert-Higgs (BEH) -veld en zijn boson naar voren als het meest veelbelovende theoretische model om de oorsprong van massa te verklaren.

In de jaren zestig waren er opmerkelijk weinig citaten van de artikelen van Sheldon Glashow, Abdus Salam en Steven Weinberg over de theorie van verenigde zwakke en elektromagnetische interacties. Dat veranderde echter allemaal in 1971 en 1972 toen Gerard 't Hooft en Martinus Veltman (een voormalig CERN-medewerker) in Utrecht bewezen dat ijktheorieën die gebruikmaken van het Brout-Englert-Higgs-mechanisme om massa's voor ijkbosonen te genereren, renormaliseerbaar zijn, en zijn daarom wiskundig consistent en kunnen worden gebruikt om betrouwbare, nauwkeurige berekeningen te maken voor de zwakke interacties. Deze doorbraak kreeg brede publiciteit in een invloedrijke lezing van Benjamin Lee van Fermilab tijdens de ICHEP-conferentie die daar in 1972 werd gehouden, waarin hij uitvoerig sprak over 'Higgs-velden'.

Met name aangemoedigd door de CERN-theoretici Jacques Prentki en Bruno Zumino, gaf de Gargamelle-samenwerking prioriteit aan het zoeken naar zwakke neutrale stroominteracties in de CERN-neutrinobundel, en hun vertegenwoordiger Paul Musset presenteerde het eerste directe bewijs voor hen tijdens een seminar op CERN over 19 juli 1973. Deze eerste experimentele ondersteuning voor de eenwording van de elektromagnetische en zwakke interacties trok grote belangstelling en nauwkeurig onderzoek, maar werd binnen een paar maanden algemeen aanvaard. De neutraalstroom-ontdekking overtuigde natuurkundigen ervan dat het ontluikende standaardmodel op de goede weg was. Voormalig CERN-directeur-generaal Luciano Maiani, geciteerd in een CERN Courier-artikel uit 2013, zegt het zo:"Aan het begin van het decennium geloofden mensen over het algemeen niet in een standaardtheorie, ook al had de theorie alles gedaan. signalen brachten daar verandering in. Vanaf dat moment moest de deeltjesfysica de standaardtheorie testen."

De volgende doorbraak kwam in 1974, toen twee experimentele groepen die in de Verenigde Staten werkten, onder leiding van Sam Ting in Brookhaven en Burt Richter bij SLAC, een smalle vectorresonantie ontdekten, de J/psi, met prominente vervalsingen in lepton-antileptonparen. Er werden veel theoretische interpretaties voorgesteld, die we bij CERN telefonisch bespraken tijdens opgewonden middernachtseminars met Fred Gilman bij SLAC (bijna 40 jaar vóór Zoom!). De winnende interpretatie was dat de J/psi een gebonden toestand was van de charm-quark en zijn antiquark. Het bestaan ​​van deze vierde quark was in 1964 voorgesteld door James Bjorken en Sheldon Glashow, en het gebruik ervan om smaakveranderende neutrale zwakke interacties te onderdrukken was in 1970 voorgesteld door Glashow, John Iliopoulos en Maiani. Mary K. Gaillard (een lange term gastwetenschapper bij CERN), schreven Jon Rosner en Lee in 1974 een invloedrijk artikel over de fenomenologie van charme, en experimenten kwamen geleidelijk in overeenstemming met hun voorspellingen, met definitieve bevestiging in 1976.

De aandacht van de meeste theoretische en experimentele gemeenschappen werd vervolgens gevestigd op de zoektocht naar de massieve W- en Z-vectorbosonen die verantwoordelijk zijn voor de zwakke interacties. Dit motiveerde de bouw van hoogenergetische hadronversnellers en leidde in 1983 tot de ontdekking van de W- en Z-bosonen op CERN door een team onder leiding van Carlo Rubbia.

Het leek Mary K. Gaillard, Dimitri Nanopoulos en mijzelf bij CERN echter dat de kernvraag niet het bestaan ​​van de massieve zwakke vectorbosonen was, maar veeleer die van het scalaire Higgs-boson waardoor het standaardmodel fysiek consistent en wiskundig kon zijn. berekenbaar. Destijds was het aantal artikelen over de fenomenologie van het Higgs-deeltje op de vingers van één hand te tellen, dus begonnen we het fenomenologische profiel ervan in enig detail te beschrijven, waarbij een breed scala aan mogelijke massa's werd bestreken. Een van de productiemechanismen die we hebben overwogen, was de mogelijke productie van het Higgs-deeltje in combinatie met het Z-deeltje, wat in de dagen van LEP 2 veel belangstelling opwekte. Een van de Higgs-vervalmodi die we berekenden, was die in een paar fotonen. Dit onderscheidende kanaal is vooral interessant omdat het wordt gegenereerd door kwantumeffecten (loopdiagrammen) in het standaardmodel.

Ondanks onze overtuiging dat zoiets als het Higgs-deeltje moest bestaan, eindigde ons artikel met een waarschuwende noot die enigszins ironisch was:"We verontschuldigen ons tegenover de onderzoekers dat ze geen idee hebben wat de massa van het Higgs-deeltje is... zeker zijn van zijn koppelingen met andere deeltjes, behalve dat ze waarschijnlijk allemaal erg klein zijn.Om deze redenen willen we geen grote experimentele zoektochten naar het Higgs-deeltje aanmoedigen, maar we zijn van mening dat mensen die experimenten uitvoeren die kwetsbaar zijn voor het Higgs-deeltje dit zouden moeten weten hoe het kan uitpakken."

Deze voorzichtigheid was deels omdat de senior natuurkundigen van die tijd (Dimitri en ik waren toen jonger dan 30) de ideeën rond het breken van de elektrozwakke symmetrie en het Higgs-deeltje met nogal geelzuchtige ogen bekeken. Niettemin, naarmate de tijd verstreek, werden de massieve W en Z ontdekt, kwam het al dan niet bestaan ​​van het Higgs-deeltje op de experimentele agenda en kwamen er geen plausibele alternatieve theoretische suggesties voor het bestaan ​​van zoiets als het Higgs-deeltje. Experimentalisten, eerst bij LEP en later bij de Tevatron en de LHC, richtten zich steeds meer op zoektochten naar het Higgs-deeltje als de laatste bouwsteen van het standaardmodel, met als hoogtepunt de ontdekking op 4 juli 2012. + Verder verkennen

Inspelen op de interactie van het Higgs-deeltje met de charm-quark