Otkriće Higgsovog bozona?

<2012-07-05>

Ujutro 4. srpnja 2012. dvije grupe znanstvenika iz CERN-a, su, nezavisno jedna od druge, objavile otkriće nove čestice, oko 130 puta teže od protona. Čestica je opažena u sudarima visoko-energijskih protona na CERN-ovom super-sudarivaču LHC (Large Hadron Collider). Prema svim trenutno dostupnim pokazateljima, riječ je o dugo očekivanom otkriću tzv. Higgsovog bozona, čime bi ovo otkriće konačno potvrdilo i zatvorilo važeću teoriju elementarnih čestica (tzv. "standardni model"), teoriju koja u načelu opisuje i objašnjava skoro sve procese u prirodi, od neposredno nakon velikog praska nadalje.

U ovom otkriću su, u obje eksperimentalne grupe (Atlas i CMS), sudjelovali i brojni hrvatski fizičari, gdje je posebno u CMS-u hrvatska fizika visokih energija zastupljena grupama istraživača iz Splita i Zagreba.

Uloga Higgsovog bozona u prirodi

Prema standardnom modelu, sve što smo dosad izravno opazili u prirodi izgrađeno je od 12 elementarnih čestica, 6 leptona (elektron, neutrino i njima srodne čestice) i 6 kvarkova (koji izgrađuju protone i neutrone i srodne čestice). Neposredno nakon velikog praska sve su te čestice bile bezmasene i gibale su se poput čestica svjetlosti. Istovremeno, čitav svemir je prožimalo tzv. Higgsovo polje koje je dijelić sekunde kasnije, kako se svemir usljed svoje ekspanzije hladio, doživjelo fazni prijelaz tj. neku vrstu zamrzavanja. Nakon toga, 12 bezmasenih elementarnih čestica, usljed svojeg međudjelovanja tj. sudaranja sa "zamrznutim" Higgsovim poljem se više ne gibaju brzo poput svjetlosti već sporije. Ta promjena inercije čestica je fizikalno ekvivalentna svojstvu koje zovemo masa i u tom smislu se govori da je Higgsovo polje zaslužno za masu svih poznatih elementarnih čestica.

Raspad Higgsa u CMS detektoru Tipična snimka pljuska čestica s dvije istaknute visoko-energijske gama zrake (zeleno). Velik broj ovakvih događaja jasno ukazuje na postojanje nove čestice koja se, poput Higgsovog bozona, raspada i na taj način. (Credit: CERN/CMS.)

Ovakva slika prirode je neizravno potvrđivana brojnim eksperimentima u zadnjih par desetljeća, ali za konačnu potvrdu bilo je nužno izravno opažanje Higgsovog polja. U teoriji, nakon smrzavanja u ranom svemiru, jedna komponenta Higgsovog polja preostaje u obliku Higgsove čestice. Kako je riječ o izrazito nestabilnoj čestici, sve Higgsove čestice su se raspale već u ranom svemiru. Tek u posljednje dvije godine, na LHC sudarivaču, znanstvenici su uspjeli rekonstruirati uvjete u kojima je Higgsov bozon mogao ponovno nastati, pretvorbom iz energije super-brzih protona. Ni sada tu česticu nije moguće izravno vidjeti. Ona sama se raspadne odmah po nastajanju i tek čestice nastale njenim raspadom fizičari vide u svojim detektorima. Bilo je potrebno dvije godine promatranja takvih raspada da bi se znanstvenici potpuno uvjerili da u tim raspadima vide potpis čestice koja po svojim svojstvima odgovara Higgsovom bozonu.

Je li to zaista Higgsov bozon iz standardnog modela, pokazat će daljnja preciznija mjerenja. Ako jest, jučer je zaključeno veliko poglavlje istraživanja fundamentalnih svojstava prirode. Ako nije, još bolje. To bi značilo da je otvoreno novo poglavlje i bit će izvanredno zanimljivo vidjeti što u njemu piše.