Przejdź do treści

Święty Graal fizyki odnaleziony?

Po kil­ku­dzie­się­ciu la­tach szu­ka­nia, CERN po­in­for­mo­wał na kon­fe­ren­cji pra­so­wej we wto­rek 13 grud­nia, że zna­lazł ślady ist­nie­nia bo­zonu Hig­gsa — „bo­skiej cząstki”, któ­rej ist­nie­nie za­kłada tzw. Mo­del Stan­dar­dowy fi­zyki. Dwa nie­za­leżne ze­społy ba­daw­cze okre­śliły na­wet w przy­bli­że­niu taką samą masę długo po­szu­ki­wa­nej czą­steczki — wy­nosi ona około 125 GeV (gi­ga­elek­to­no­wol­tów). To jesz­cze nie jest ofi­cjalne po­twier­dze­nie ist­nie­nia bo­zonu Hig­gsa, ale uczeni z CERNu są już na­prawdę blisko…

Mo­del Stan­dar­dowy jest jedną z naj­waż­niej­szych teo­rii współ­cze­snej fi­zyki, jego pod­stawy teo­re­tyczne za­częto for­mu­ło­wać w la­tach 70-tych XX wieku. Sta­nowi zbiór wszyst­kich zna­nych czą­stek ele­men­tar­nych two­rzą­cych ma­te­rię i siły obecne we wszech­świe­cie. Więk­szość jego prze­wi­dy­wań po­twier­dzono do­świad­czal­nie już w la­tach 80-tych XX wieku. Mo­del za­kłada ist­nie­nie bo­zonu Hig­gsa, który ma od­po­wia­dać za masę in­nych czą­stek, bę­dąc no­śni­kiem tzw. pola Hig­gsa, z któ­rym od­dzia­łują wszyst­kie po­zo­stałe czą­steczki. Te ro­dzaje czą­stek, które od­dzia­łują sil­niej z po­lem, mają więk­szą masę od tych, które od­dzia­łują sła­biej. Stąd bo­zon Hig­gsa na­zy­wany jest też „bo­ską cząstką” — jest po pro­stu od­po­wie­dzialny za to, że ma­te­ria po­siada masę. Fi­zycy w teo­rii wie­dzieli, że praw­do­po­dob­nie ist­nieje, ale nie mo­gli do­świad­czal­nie zna­leźć cząstki w re­alu. Chęć wy­kry­cia bo­zonu Hig­gsa była jedną z przy­czyn bu­dowy, war­tego dzie­sięć mi­liar­dów euro, Wiel­kiego Zder­za­cza Ha­dro­nów (LHC) w cen­trum ba­daw­czym CERN pod Ge­newą. Gdyby go nie od­na­le­ziono, Mo­del Stan­dar­dowy nada­wałby się do ko­sza, a w naj­lep­szym ra­zie do ra­dy­kal­nej przeróbki.

Ostat­nio nad od­kry­ciem bo­zonu pra­co­wały w CER­Nie dwie nie­za­leżne ekipy ba­daw­cze, skró­towo na­zy­wane ATLAS i CMS. Każdy ze­spół sto­so­wał inne tech­no­lo­gie i me­tody, aby wza­jem­nie się spraw­dzać. — Zna­le­zie­nie tej cząstki by­łoby wspa­nia­łym zwy­cię­stwem fi­zyki teo­re­tycz­nej — mówi John El­lis, były szef działu fi­zyki teo­re­tycz­nej w CERN, obec­nie pro­fe­sor w Kin­g’s Col­lege. — Fi­zycy bo­wiem już dawno prze­wi­dzieli ist­nie­nie bo­zonu Hig­gsa. Te­raz trzeba go od­na­leźć w świe­cie re­al­nym. Bo­zon to pra­wie nasz Święty Graal!

Z ana­lizy da­nych uzy­ska­nych przez ATLAS wy­nika, że masa bo­skiej cząstki znaj­duje się w prze­dziale 116–130 GeV. Dane CMS wska­zują na prze­dział 115–127 GeV. To bar­dzo wy­soka zgod­ność, ale jesz­cze zbyt mała by stwier­dzić, że bo­zon Hig­gsa zo­stał odkryty.

Aby w pełni po­twier­dzić od­kry­cie, uczeni chcą jed­nak prze­pro­wa­dzić wię­cej eks­pe­ry­men­tów, któ­rych re­zul­taty nie po­winny być znane wcze­śniej niż w po­ło­wie 2012 r. Obie­cu­jący wy­daje się jed­nak fakt, że każdy z ze­spo­łów pro­wa­dzi ba­da­nia w inny spo­sób, a ich wy­niki są zbieżne. „Ogra­ni­czy­li­śmy naj­bar­dziej praw­do­po­dobny re­gion masy bo­zonu Hig­gsa do 116–130 GeV i w ciągu ostat­nich kilku ty­go­dni za­czę­li­śmy ob­ser­wo­wać in­try­gu­jącą nad­wyżkę przy­pad­ków w oko­licy masy 125 GeV. Te nad­wyżki mogą być fluk­tu­acją, ale może to być też coś bar­dziej in­te­re­su­ją­cego. Nie mo­żemy sfor­mu­ło­wać żad­nych kon­klu­zji na tym eta­pie. Po­trze­bu­jemy głęb­szych ana­liz i wię­cej da­nych. Zwa­żyw­szy na do­sko­nałe dzia­ła­nie LHC w tym roku, nie bę­dziemy mu­sieli cze­kać długo na wy­star­cza­jącą ilość da­nych, by roz­wią­zać tę za­gadkę w roku 2012” — po­in­for­mo­wała w ko­mu­ni­ka­cie rzecz­niczka eks­pe­ry­mentu ATLAS Fa­biola Gianotti.

„Nie mo­żemy wy­klu­czyć obec­no­ści bo­zonu Hig­gsa w ra­mach Mo­delu Stan­dar­do­wego mię­dzy 115 i 127 GeV w związku z nie­wielką nad­wyżką przy­pad­ków w tym ob­sza­rze, która po­ja­wia się spój­nie w pię­ciu nie­za­leż­nych ka­na­łach. Nad­wyżka jest naj­bar­dziej zgodna z bo­zo­nem Hig­gsa w ra­mach Mo­delu Stan­dar­do­wego w oko­licy 124 GeV i po­ni­żej, ale sta­ty­stycz­nie nie jest wy­star­cza­jąco duża, by po­wie­dzieć co­kol­wiek roz­strzy­ga­ją­cego. Na dzień dzi­siej­szy, to, co ob­ser­wu­jemy, jest zgodne tak z fluk­tu­acją tła, jak z obec­no­ścią bo­zonu. Ulep­szone ana­lizy i do­dat­kowe dane do­star­czone w 2012 roku przez tę wspa­niałą ma­szynę udzielą de­fi­ni­tyw­nej od­po­wie­dzi” — za­po­wie­dział z ko­lei rzecz­nik eks­pe­ry­mentu CMS Gu­ido Tonelli.

Ofi­cjalne po­twier­dze­nie od­kry­cia bo­skiej cząstki na­zy­wane jest w żar­go­nie „wy­da­rze­niem 5‑sigma”. Jak prze­wi­duje pro­fe­sor El­lis bę­dzie to miało miej­sce la­tem przy­szłego roku.

Powiązane materiały: