Wiadomości

Wyniki pomiarów zderzeń protonów, dokonanych w akceleratorze LHC (Wielkim Zderzaczu Hadronów) w 2012 r., mają zostać zaprezentowane 4 lipca br. w siedzibie CERN-u w Genewie. Fizycy podzielą się wynikami swoich dotychczasowych poszukiwań cząstki Higgsa - sławnego, nazywanego "boską cząstką", brakującego elementu w modelu opisującym subatomowy świat.

Do końca nie wiadomo, czy będą gotowi ostatecznie ogłosić, że pościg został już zakończony sukcesem. "To jest utrzymywane w ścisłej tajemnicy. Bardzo wąska grupa ludzi to wie, a reszta może się tylko domyślać" - powiedział PAP Roszkowski, który kieruje grupą badaczy teoretyków w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Świerku. Jego zespół, finansowany głównie przez Fundację na Rzecz Nauki Polskiej w ramach programu Welcome, zajmuje się analizą wniosków wynikających z danych doświadczalnych, m.in. uzyskanych w LHC przez grupy doświadczalne.
 
Dotychczas opublikowane wyniki wskazują, że detektory zainstalowane przy LHC zauważają zjawiska, które mogą być konsekwencją pojawienia się cząstki Higgsa i większość fizyków spodziewa się, że w końcu jej odkrycie zostanie oficjalnie potwierdzone. Czy jednak stanie się to w środę, tego nie wiadomo.

Według Roszkowskiego odkrycie cząstki Higgsa nie oznacza końca emocji. Nie wiadomo bowiem, jaką dokładnie masę będzie miała, jeśli jej istnienie się potwierdzi. Na razie naukowcy ustalili, że jeśli bozon Higgsa istnieje, to jego masa została poprzednio ograniczona do zakresu 116-130 GeV przez eksperyment ATLAS i do zakresu 115-127 GeV przez CMS.

1 GeV, czyli jeden Gigaelektronowolt to w przybliżeniu masa protonu. Wszystko wskazuje więc na to, że cząstka Higgsa jest od 115 do 130 razy cięższa niż proton. Od tego, jaka dokładnie jest ta masa, może zależeć przyszłość fizyki cząstek elementarnych. Stawką jest dopełnienie Modelu Standardowego - teorii, która opisuje wszystkie znane cząstki elementarne oraz oddziaływania między nimi. W swojej pierwotnej wersji model nie był jednak kompletny. Nie uwzględniał bowiem mas cząstek, traktując je, jakby w ogóle masy nie miały.

Najpowszechniej przyjętym przez fizyków sposobem uzupełnienia teorii jest koncepcja wypełniającego całą przestrzeń pola. Jedne cząstki bardziej w nim "grzęzną", a inne mniej, w zależności od swojego ładunku oddziaływań słabych. W ten sposób mają większą lub mniejszą bezwładność (czyli masę). Zjawisko to jest nazywane mechanizmem Brouta–Englerta–Higgsa. Mechanizm ten przewiduje ponadto istnienie również jednej lub większej liczby innych, nieznanych dotąd cząstek - bozonów Higgsa. Samego mechanizmu Brouta-Englerta-Higgsa nie można doświadczalnie zaobserwować, ale cząstki Higgsa już tak.

Według Roszkowskiego możliwy jest scenariusz, że cząstka Higgsa zostanie odkryta, w ten sposób ta teoria się potwierdzi, Model Standardowy zostanie skompletowany i zamknie się wielki rozdział fizyki cząstek. Tylko, że w ten scenariusz mało kto dziś wierzy.

Model nie wyjaśnia na przykład czym jest ciemna materia. Jej obecność we Wszechświecie została zaobserwowana przez astronomów. Są to ogromne skupiska materii, która na pewno ma masę, bo grawitacyjnie oddziałuje na obiekty kosmiczne. Nie widać jej jednak, ponieważ nie świeci, ani nie odbija światła, co oznacza, że składa się z nieznanych dotąd cząstek, niezdolnych do oddziaływań elektromagnetycznych. Ciemna materia stanowi około jednej czwartej bilansu masy-energii Wszechświata - jest jej kilkakrotnie więcej niż znanej nam na co dzień materii, z której się składamy.

Ponadto w Modelu Standardowym znane dobrze fizykom cząstki - neutrina - mają zerową masę. Wiadomo natomiast, że w rzeczywistości mają one masę, chociaż bardzo niewielką.

Od czterdziestu lat fizycy pracują nad rozszerzeniem Modelu Standardowego, które pozwoliłoby rozwikłać tę i inne zagadki. Najbardziej popularną hipotezą jest tzw. teoria supersymetrii. Teoria supersymetrii przewiduje istnienie wielu nowych cząstek - mniej więcej drugie tyle, ile znamy obecnie. W tej teorii jest nie jeden bozon Higgsa, a kilka. Najlżejsza z nich ma dość dobrze określoną masę w odróżnieniu od cząstki, którą przewiduje się jako uzupełnienie istniejącego Modelu Standardowego.

Niuanse masy cząstki Higgsa mogą mieć ogromne znaczenie dla realizacji poszczególnych scenariuszy. A od tego może zależeć jaka nowa teoria zastąpi Model Standardowy. Oczywiście wciąż możliwe jest, że fizycy ogłoszą, że tak naprawdę bozonu Higgsa w ogóle nie ma. Oznaczałoby to przekreślenie Modelu Standardowego i konieczność budowania zupełnie innej teorii i poszukiwania sposobów badania świata doświadczalnie. Ten scenariusz jest jednak, według fizyków, najmniej prawdopodobny.
 
Dla nich więc pytanie nie brzmi dziś, czy cząstka Higgsa istnieje czy nie, ale czy jej odkrycie będzie oznaczało koniec rozdziału, czy początek kolejnego, otwierającego zupełnie nową księgę dziejów odkrywania mikroświata cząstek oraz z czego naprawdę składa się Wszechświat.

 

źródło: http://www.naukawpolsce.pap.pl

 

Na godz. 9 rano czasu polskiego pracujący w położonym w Szwajcarii Wielkim Zderzaczu Hadronów (tunel mierzy 27 kilometrów w obwodzie, a średnica okręgu, który wyznacza, wynosi 9 kilometrów; mieści się w nim największy akcelerator na świecie - red.) naukowcy z CERN zapowiedzieli seminarium naukowe, na którym podadzą najnowsze informacje dotyczące poszukiwań bozonu Higgsa. Będzie ono transmitowane na żywo na stronie CERN.