Nauka

A co, jeśli znajdą bozon Higgsa? Dowiemy się w Krakowie

Ostatnia aktualizacja: 17.12.2011 12:00
Fizycy z CERN już prawie go mają, znamy już jego przybliżoną masę. Pora poznać 5 najważniejszych konsekwencji potwierdzenia istnienia "boskiej cząstki".
LHC i CERN z lotu ptaka
LHC i CERN z lotu ptakaFoto: CERN/Press Office Photo Selection
A co jeśli znajdą bozon Higgsa?
Fizycy z CERN już prawie go mają, Znamy jego masę. Poznaj 5 najważniejszych konsekwencji potwierdzenia istnienia boskiej cząstki.
Jeżeli fizycy potwierdzą istnienie cząstki zwanej bozonem Higgsa i dokładnie ustalą jego masę, będzie to przełomem. Poznaj 5 najważniejszych konsekwencji.
Dlatego mamy masę
Bozon Higgsa jest kluczowy w rozwikłaniu zagadki, dlaczego w ogóle istnieje masa. Bozon Higgsa jest związany z polem Higgsa, które ma przenikać cały kosmos. Kiedy inne cząstki przechodzą przez to pole, nabierają masy – tak jak pływak w basenie staje się mokry.
Jeśli potwierdzimy istnienie bozonu, pole Higgsa, które jest tylko teorią, zyska mocny dowód na swoje istnienie.
- Gdyby nie pole Higgsa, nie mielibyśmy masy – mówi Joao Guimaraes da Costa, fizyk z Harvardu, który jest zaangażowany w eksperyment ATLAS, jeden z dwóch, o których w tym tygodniu było głośno. 
Ale to tylko krok do kolejnej zagadki: dlaczego cząstki mają akurat taką a nie inną masę? - To może być wstęp do dużo szerszej teorii – mówi Lisa Randall z Harvardu. - Wiedząc, czym jest bozon Higgsa, dowiemy się, jaka będzie ta szersza teoria. To pierwszy krok.
A zatem bozon to jeszcze nie wszystko. Jest tylko kluczem, który otworzy nowe, nieznane drzwi.
Model Standardowy
To teoria, która opisuje najmniejsze lelementy składowe Wszechświata, cząstki. Wszystkie zostały już odkryte, poza przewidzianym teoretycznie bozonem Higgsa. - Odkrycie byłoby potwierdzeniem, że nasza teoria jest prawdziwa – mówi Jonas Strandberg z CERN. - Jeśli nie znajdziemy boskiej cząstki, okaże się, że część z naszych założeń była fałszywa. 
Z drugiej strony, nawet odkrycie bozonu Higgsa i triumf Modelu Standardowego nie wypełni wszystkich luk w naszej wiedzy. Model nie obejmuje bowiem spraw grawitacji, nie wyjaśnia także natury ciemnej materii, która stanowi 98 proc. materii Wszechświata. To kolejna teoria, którą trzeba będzie rozszerzyć.
Oddziaływania elektrosłabe
Odkrycie bozonu Higgsa pomogłoby w wyjaśnieniu oddziaływań pomiędzy naładowanymi cząstkami. Elektromagnetyzm (związany z fotonami) i oddziaływania słabe (związane z masywnymi bozonami W i Z, odpowiedzialne za rozkład radioaktywny) mogłyby zostać połączone w jedną teorię.
To przejście przez pole Higgsa pozwalałoby bozonom W i Z nabrać masy i jednocześnie unifikowało oddziaływania elektromagnetyczne i słabe w elektrosłabe. 
Istnieją inne dowody na łączenie się tych oddziaływań, ale bozon Higgsa byłby dowodem koronnym.
Supersymetria 
Inna teoria, która zostałaby umocniona po odkryciu boskiej cząstki. Supersymetria ma unifikować wszystkie cząstki. Supersymetria rozszerza Model Standardowy,Głosi, że każda z nich ma „superpartnera” z nieco innymi właściwościami. Żadnego z tych partnerów nie odkryto, ale fizycy twierdzą, że muszą istnieć. 
Uprawdopodobnienie teorii zależy od masy bozonu Higgsa. Im mniejsza, tym lepsza dla teorii Supersymetrii.
LHC był potrzebny
Odkrycie bozonu będzie potwierdzeniem, że budowa LHC była opłacalna. Zderzacz kosztował europejskich podatników ok. 10 miliardów dolarów. Jego istnienie uzasadniano potrzebą znalezienia bozonu Higgsa, chociaż, oczywiście, prowadzone są w nim także inne badania. 
Bozon to „święty Graal” fizyki. Teorię, która go przewisuje, znamy od 1964 roku. Ciągle nie udało się go odnaleźć. - Kiedy się uda, co najmniej kilka osób dostanie Nobla – mówi Vivek Sharma, a fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego, pracujący w CERN przy eksperymencie CMS (drugi z opisywanych w tym tygodniu eksperymentów CERN). 
Tymczasem CERN zapowiedział na wrzesień 2012 wielki zjazd fizyczny, który zdecyduje o dalszych badaniach fizycznych. Odbędzie się  - uwaga! - w Krakowie. 
Ostatni raz europejscy fizycy decydowali o przyszłości swojej nauki w czerwcu 2006. OD tego czasu bardzo wiele wydarzyło się w fizyce cząstek. Czas na podsumowania i zaplanowania kolejnych badań. 

Dlatego mamy masę

Bozon Higgsa jest kluczowy w rozwikłaniu zagadki, dlaczego w ogóle istnieje masa. "Boska cząstka" związana jest z polem Higgsa, które ma przenikać cały kosmos. Kiedy inne cząstki przechodzą przez to pole, nabierają masy – tak, jak pływak w basenie staje się mokry.

Jeśli potwierdzimy istnienie bozonu, pole Higgsa, które na razie jest tylko tworem teoretycznym, zyska mocny dowód na swoje istnienie.

- Gdyby nie pole Higgsa, nie mielibyśmy masy – mówi Joao Guimaraes da Costa, fizyk z Harvardu, który jest zaangażowany w eksperyment ATLAS, jeden z dwóch, o których w tym tygodniu było głośno. 

Ale to tylko krok do kolejnej zagadki: dlaczego cząstki mają akurat taką, a nie inną masę? - To może być wstęp do dużo szerszej teorii – mówi Lisa Randall z Harvardu. A zatem bozon jest tylko kluczem, który otworzy nowe, nieznane drzwi.

Model Standardowy

To teoria, która opisuje najmniejsze znane nam elementy składowe Wszechświata. Wszystkie te cząstki zostały już odkryte poza - przewidzianym teoretycznie - bozonem Higgsa.

- Jego odkrycie byłoby potwierdzeniem, że nasza teoria jest prawdziwa – mówi Jonas Strandberg z CERN. - Natomiast, jeśli nie znajdziemy "boskiej cząstki", okaże się, że część z naszych założeń była fałszywa. 

Z drugiej strony nawet odkrycie bozonu Higgsa i triumf Modelu Standardowego nie wypełni wszystkich luk w naszej wiedzy. Model nie obejmuje bowiem spraw grawitacji;nie wyjaśnia także natury ciemnej materii, która stanowi 98 procent materii Wszechświata. Tak więc to kolejna teoria, która wymaga rozszerzenia.

Oddziaływania elektrosłabe

Odkrycie bozonu Higgsa pomogłoby w wyjaśnieniu oddziaływań pomiędzy naładowanymi cząstkami. Elektromagnetyzm (związany z fotonami) i oddziaływania słabe (związane z masywnymi bozonami W i Z, odpowiedzialnymi za rozkład radioaktywny) mogłyby zostać połączone w jedną teorię.

To przejście przez pole Higgsa pozwalałoby bozonom W i Z nabrać masy i jednocześnie unifikowałoby oddziaływania elektromagnetyczne i słabe w elektrosłabe. 

Istnieją inne przesłanki przemawiające za łączeniem się tych oddziaływań, ale bozon Higgsa byłby dowodem koronnym.

Supersymetria 

to kolejna teoria, która zostałaby umocniona po odkryciu "boskiej cząstki". Supersymetria ma unifikować wszystkie cząstki, także takie, których nie przewiduje Model Standardowy. Głosi, że każda ze znanych cząstek ma „superpartnera” z nieco innymi właściwościami. Żadnego z tych partnerów nie odkryto, ale fizycy twierdzą, że muszą oni istnieć. 

Uprawdopodobnienie teorii zależy od masy bozonu Higgsa. Im mniejsza - tym lepsza dla teorii Supersymetrii.

LHC był potrzebny

Odkrycie bozonu będzie potwierdzeniem, że budowa LHC była opłacalna. Zderzacz kosztował europejskich podatników ok. 10 miliardów dolarów. Jego istnienie uzasadniano potrzebą znalezienia bozonu Higgsa, chociaż oczywiście prowadzone są w nim także inne badania. 

Bozon to "święty Graal" fizyki. Teorię, która go przewiduje, znamy od 1964 roku. Ciągle nie udało się go jednak odnaleźć. - Kiedy to się uda, co najmniej kilka osób dostanie Nobla – mówi Vivek Sharma, fizyk z Uniwersytetu Kalifornijskiego, pracujący w CERN przy eksperymencie CMS (drugi z opisywanych w tym tygodniu eksperymentów). 

Zdecydują w Krakowie

Tymczasem CERN zapowiedział na wrzesień 2012 wielki zjazd fizyków, który zdecyduje o dalszych badaniach w fizyce cząstek. Odbędzie się  - uwaga! - w Krakowie. 

Ostatni raz europejscy fizycy decydowali o przyszłości swojej nauki w czerwcu 2006 roku. Od tego czasu bardzo wiele się wydarzyło. Czas na podsumowania i zaplanowanie kolejnych badań. 

(ew/livescience.com)

Zobacz więcej na temat: CERN Kraków kosmos inna