Vědci obklíčili božskou částici. Buď neexistuje, nebo se už neschová

Dlouhé pátrání po částici, která má podle teorií všem ostatním zprostředkovávat hmotnost, se zřejmě chýlí ke konci. V Ženevě se na úterý chystá seminář a tisková konference o výsledcích dosavadního pátrání na urychlovači LHC. Podle informací uniklých na internet budou výsledky pozitivní, byť zatím pouze předběžné.

Peter Higgs, autor (či přesněji jeden z autorů) teorie, která předpovídá existenci po něm pojmenovaného bosonu, u detektoru ATLAS na urychlovači LHC. | foto: Profimedia.cz

Urychlovač LHC ve čtvrtek vyslal svůj poslední svazek částic až do příštího jara. Fyzici pracující s jeho výsledky nemají čas vydechnout. Většina z nich s napětím očekává úterý 13. prosince. Ten den odpoledne proběhne v CERN seminář k dosavadním výsledkům hledání Higgsova bosonu, kterému se v tiskových prohlášeních a médiích přezdívá také "božská částice". Oznámení o semináři je na stránkách CERN zde.

Právě díky této zatím jen teoreticky předpovězené částici mají některé částice (třeba elektrony) hmotnost. Dnes široce uznávané fyzikální teorie říkají, že bychom ji na LHC měli objevit, a poznat díky ní podstatu všech základních fyzikálních sil. Kdyby se to nepovedlo, znamenalo by to zhroucení mnoha fyzikálních jistot a přerod oboru do nové a zatím jen tušené podoby.

Co se přítomní fyzici a potažmo i veřejnost v úterý dozví, není známo. Nejde o  narychlo svolanou konferenci kvůli novým, senzačním výsledkům, seminář je naplánovaný už dlouho dopředu.

Bosony pro otrlé

Milovníci fyziky a spekulací si mohou více přečíst na nejrůznějších fyzikálních blozích po celém světě. Varujeme, že to většinou není jednoduché čtení.

Začneme nejen z patriotických důvodů na anglicky psaném Reference Frame českého fyzika Luboše Motla (domovská stránka zde), kde už je příspěvků na toto téma několik. Zamyšlení nad tím, co by objev mohl znamenat, najdete i na blogu viXra (domovská stránka je zde), kde se fyzik Philip Gibbs věnuje pověstem a jejich možných dopadům na fyziku.

Za zmínku stojí i blog jednoho z italských spolupracovníků experimentu ATLAS Tommase Doriga, který ví více, než může říct, ale i tak říká zajímavé věci. Je dostupný zde.

Roušku tajemství dráždivě nadzvedl generální ředitel CERN Rolf Heuer, který rozeslal pracovníkům a spolupracovníkům na LHC e-mail, ve kterém zve kolegy na seminář. V textu, který byl zveřejněn na internetu, říká, že nové údaje budou sice úplnější než ty předchozí, existenci Higgse ovšem s konečnou platností nepotvrdí, ani nevyvrátí. Nepůjde tedy o oznámení objevu Higgsova bosonu. Co bychom se mohli dozvědět nového? Překvapivě mnoho.

Nebylo a není tu?

První možností, pro mnohé hodně překvapivou, by bylo, že po Higgsově bosonu není v údajích z LHC ani stopy.

Pravda, nebylo by to poprvé. Světové urychlovače, nejprve už odstavený Tevatron (o něm něco zde) a nyní LHC, v posledních letech už mnohokrát oznámily, že stopy Higgse neobjevily. Ale to proto, že pracovaly vylučovací metodou.

Tajemný boson sice může vypadat jakkoliv, ale jeho vlastnosti jsou ovlivněny jeho hmotností. Těžký Higgs se ve srážkách musí prostě chovat jinak než lehký.

Urychlovače proto hledaly ve srážkách postupně stopy Higgsova bosonu s různými hmotnostmi. Nejprve vyloučily, že by byl extrémně těžký nebo hodně lehký. Pročesávání srážek pak postupně vylučuje i další místa, kde by se Higgs mohl skrývat. Zatím poslední, v létě zveřejněné výsledky LHC Higgse odkázaly do malého prostoru, který LHC z velké části pročesal v posledních měsících. Kdyby nebyl ani zde, dalo by se s úspěchem pochybovat o jeho existenci.

Takové oznámení by znamenalo velké překvapení. A také ohromnou změnu, konec současných uznávaných teorií a vznik nových. Tedy ne konec, ale nový a vzrušující vývoj, jehož směr nelze předvídat.

Na druhou stranu bychom neměli předbíhat. Především proto, že výsledky by stejně nebyly definitivní, protože LHC měl na své pokusy málo času. Výsledky v každém případě nebudou průkazné a konečné, jak psal i Rolf Heuer.

Šlo by jen o náznak. Nepochybně zajímavý a pro fyziky vzrušující, až děsivý, ale rozhodně ne průkazný. LHC by pokračoval v hledání dále, protože fyzici by museli mít co největší jistotu, než opustí teorie prověřované a broušené desítky let. 

A přece tu je!

Tento vývoj událostí ale není příliš pravděpodobný. Sergio Bertolucci, šéf výzkumu v CERN, pro BBC (článek zde) vysvětlil v zamotané větě optimistickou domněnku: "Myslím, že se nám dostane náznaků, které nejsou konzistentní jeho (tj. Higgsova bosonu) neexistencí." Ze své pozice by měl být přitom jedním z mála lidí s přístupem ke všem údajům, které budou v úterý představeny.

Záhadný elektronvolt

Na vysvětlení: elektronvolt (eV) není jednotka hmotnosti, ale jednotka energie. Je roven energii, kterou získá elektron urychlený ve vakuu napětím jednoho voltu. A protože mezi energií a hmotou existuje pevný vztah (slavné E=mc2), lze jednotku energie použít i k vyjádření hmotnosti. Správně by se mělo v takovém případě psát eV/c2 (tedy lomeno druhou mocninou rychlosti světla), podle nepsané fyzikální konvence se ovšem tato část vynechává.

Jednotka se používá pro vyjádření hmotnosti jednotlivých částic i proto, že výsledná čísla jsou mnohem lidštější, než kdyby se pracovalo se zlomky kilogramu. Porovnejme se to na příkladu elektronu: ten má hmotnost buď 511 kiloelektronvoltů nebo 9,11x10-31 kilogramu. A jeden proton váží příjemných 0,931 gigaelektronvoltu (při rychlém počítání z hlavy to jde zaokrouhlit na jedna). S čím by se vám pracovalo lépe?

Že půjde o pozitivní zprávy, napovídají i zvěsti, které z CERN prosakují neoficiálními cestičkami. Podle těch nejrozšířenějších se ve srážkách objevují stopy po tom, že by Higgs měl mít hmotnost kolem 125 GeV(více viz. box vlevo).

Stopy po částici podle těchto pověstí objevily oba největší detektory pracující na LHC, experimenty ATLAS a CMS, které mají hledání Higgse v popisu práce. Oba týmy vyšlou na prezentaci výsledků v úterý své ředitele, což není časté, ale ještě důležitější je, že si mohou navzájem ověřit své výsledky.

"Jde v podstatě o dva nezávislé experimenty, které sice měří stejné jevy, ale hodně odlišnými přístroji," říká Václav Vrba, vedoucí české účasti na detektoru ATLAS a dodává: "Lidé z ATLAS mohou sice tušit, co vidí na CMS, protože se oba detektory dívají na totéž, ale týmy spolu přímo nekomunikují. Navzájem se tedy kontrolují."

Málo devítek, pořád málo

Nezávislost obou experimentů hodně znamená pro hodnověrnost případně oznámených výsledků. Václav Vrba o přesném obsahu úterní konference samozřejmě odmítá mluvit, tak na chvíli popusťme uzdu spekulacím kolujícím po fyzikálních blozích.

Podle nich z analýz měření provedených týmem ATLAS vyplývá, že zhruba s pravděpodobností 99,9 procenta nejsou výsledky náhodné a odpovídají nějakému reálnému efektu (tedy přítomnosti Higgsova bosonu). CMS si má být zase svými výsledky "jisto" na 99 procent.

Protože měření i analýza se na obou experimentech provádí nezávisle, mohou se (zřejmě, úplnou jistotu budeme mít v úterý) výsledky opřít jeden o druhý; jeden druhý kontrolují. Pravděpodobnost lze "sečíst" (ve skutečnosti je to samozřejmě o něco málo složitější operace), a pak by vycházelo, že o náhodu by nemělo jít s pravděpodobností 99,9983 procenta.

Přesto by ani v takovém případě - a znovu připomínáme, že jde jen o neprokázané spekulace - nebyly výsledky podle fyzikálních konvencí považovány za prokázaný objev, ale jen za indikaci přítomnosti nějaké částice.

Pořád málo devítek

Možná to zní neuvěřitelně, ale v historii částicové fyziky a urychlovačů existuje dost případů měření zajímavých výsledků s podobnou pravděpodobností, které se nakonec při opakování a dalším zkoumání zcela vytratily. Není to jen tím, že ve vesmíru se čas od času stávají i velké náhody (zrovna váš soused vyhraje v loterii). Částicoví fyzici musí být také velmi opatrní, aby neudělali při výběru údajů nějakou chybu.

Nakonec, tak tomu bylo i v případě zvěstí o náznaku Higgse, které se objevily letos v dubnu (psali jsme zde a zde). Pozorovaní tehdy také nevypadalo na pohled jako nějaký náhodný efekt nebo chyba měření (pravděpodobnost, že nejde o náhodu, měla být tedy 99,9937 procenta). Při důkladnější kontrole a ověření však z tvrzení nezbylo nic. Mimochodem, jediným výsledkem aféry bylo to, že se týmy dohodly na striktnější kontrole zveřejňování výsledků, říká Václav Vrba. Jak se zdá, ani to nestačilo.

V každém případě, pokud bude v úterý oznámeno, že vědci narazili na náznak existence Higgsova bosonu, k potvrzení tohoto tvrzení bude zapotřebí dalších měření. Protože LHC se pro letošní rok už zastavil, proběhnou až v roce příštím. Tou dobou by vědci měli mít k dispozici zhruba čtyřikrát více údajů než teď. A to by mělo stačit, aby se pravděpodobnost, že nejde o náhodu, zvýšila na zhruba 99,9999 procenta. A to už stačí fyzikům, aby případnou částici uznali za skutečně objevenou.

Ani v té době nebude s největší pravděpodobností rozhodnuto, jak objev Higgsova bosonu změní fyziku. Předběžně se zdá, že přinese minimálně zajímavou obměnu nejuznávanějších teorií, a ještě mnohem spíše zrod, nebo alespoň revitalizaci, některých těch dnes méně široce přijímaných. A na takové debaty bude dost času i po úterku.

Nejčtenější

ANALÝZA: Tragédie letu Air India. Je na vině chyba pilotů, nebo selhání motorů?

Nad Ahmadábádem se ještě nerozptýlil dým po výbuchu zhruba 126 tisíc litrů leteckého paliva a hned jsme měli možnost číst výčet možných příčin katastrofy letu Air India AI-171. S delším časovým...

Parní lokomotivy s budkou na přídi nepůsobily uklidňujícím dojmem

Parní lokomotivy se stavěly i s kabinou vpředu. Výhodou byl výtečný výhled strojvedoucího, to se s klasikou vůbec nedalo srovnat. Druhá zásadní výhoda přicházela ke slovu při jízdě v dlouhých...

Apple uvedl „tekuté sklo“, zcela mění design systému pro všechna zařízení

Technologický gigant Apple se rozhodl zcela přepracovat vizáž operačního systému pro všechna svá zařízení. Je to největší změna designu od roku 2013, kdy byl představen systém iOS 7. Soustředí se na...

Aviatická pouť předvedla premiéry hned tří letounů: Hurricane, Anson a Skyfox

Letošní Aviatická pouť nabídla nejen zajímavé letecké premiéry. I přes složité meteorologické podmínky se opět organizátorům podařilo sestavit a dodržet nabitý program. Ohlédněme se za minulým...

Slavná letadlová loď Enterprise jde do šrotu. Bude to náročná operace

Osud nejstarší americké letadlové lodě s jaderným pohonem je definitivně zpečetěn. Námořnictvo podepsalo kontrakt na její demontáž. Část recyklované ocele skončí v novém plavidle stejného jména.

Plyn už nebude zbraní. Před 100 lety svět zakázal chemické a biologické útoky

Dne 17. června 1925 podepsalo v Ženevě 38 států zásadní dokument – protokol o zákazu použití dusivých plynů a bakteriologických metod vedení války. Šlo o první vážný mezinárodní krok ke kontrole...

17. června 2025

Ruš, nebo budeš zrušen. Na Ukrajině probíhá revoluce elektronického boje

Od našich zpravodajů na Ukrajině Je to neviditelná součást války, ale možná nejdůležitější. S masivním nasazením dronů na Ukrajině se pojí i revoluce v elektronickém boji, obě strany se neustále snaží překonat protivníkovy rušičky a...

17. června 2025

Příběh mého modelu: Dokončit model „Turbíka“ trvalo čtvrt století

Soutěž

Než něco vyhodíte, dobře si to rozmyslete. To platí i v modelařině. Tento příběh odloženého a znovu nalezeného modelu nám poslal Lukáš Ondák. Po 26 letech se vrátil ke stavbě modelu stroje Let L-410...

17. června 2025

Kdy sopka vybuchne znovu? Červnová erupce Etny ukázala, že stromy napovědí

Premium

Pozoruhodný objev: krátce před erupcí vulkánu bývá listí na okolních stromech zelenější než obvykle. Vegetace v okolí sopek se proto bude hlídat z vesmíru. Sopky jsou fascinující. Nespoutané a...

16. června 2025

Před sto lety vznikl tábor Artěk, pionýrská legenda na Krymu

16. června 1925 se na Krymu otevřel první sovětský pionýrský tábor Artěk. Zdravotní zařízení pro děti nemocné tuberkulózou se postupně proměnilo v prestižní rekreační centrum mládeže, kam jezdily...

16. června 2025

Videochat dostává novou, ale drahou dimenzi. „Přenese“ vás do místnosti

Nepotřebujete žádné brýle s virtuální nebo rozšířenou realitou ani sluchátka, abyste měli pocit, že člověk s nímž komunikujete, opravdu sedí na druhém konci stolu. Zařízení HP Dimension s Google Beam...

16. června 2025

Firma shání legendární stíhačky Phantom. Chce je používat k vypouštění družic

Potřebujete dostat nějaký drobný náklad na nízkou oběžnou dráhu Země? Brzo se budete moci obrátit na americkou společnost Starfighters International. Chce nakoupit flotilu legendárních námořních...

16. června 2025

Když kus Slunce spadne na zem. Vševěd ví o kráterech po dopadu meteoritů

Premium

Bylo pozdní jaro, tak roku 66 500 000 př. n. l. plus minus milion let. Z ničeho nic se nad místy, kterým dnes říkáme Severní Amerika, objevila obří ohnivá koule. Dinosauři se nestačili ani ohlédnout,...

15. června 2025

ANALÝZA: Tragédie letu Air India. Je na vině chyba pilotů, nebo selhání motorů?

Nad Ahmadábádem se ještě nerozptýlil dým po výbuchu zhruba 126 tisíc litrů leteckého paliva a hned jsme měli možnost číst výčet možných příčin katastrofy letu Air India AI-171. S delším časovým...

15. června 2025  9:20

Aviatická pouť předvedla premiéry hned tří letounů: Hurricane, Anson a Skyfox

Letošní Aviatická pouť nabídla nejen zajímavé letecké premiéry. I přes složité meteorologické podmínky se opět organizátorům podařilo sestavit a dodržet nabitý program. Ohlédněme se za minulým...

15. června 2025

Móda mezi šrapnely. Pro materiál na zákopový prsten někdy riskovali i život

Z hlediska vojenských dějin lze o prstenech říci, že se jedná o ozdobu historicky pevně spojenou s prostředím armády. Podle řecké mytologie byl prvním nositelem prstenu bájný Prométheus a...

14. června 2025

Příběh mého modelu: Svítily mu oči. MiG-21 byl pro pilota překvapením

Soutěž

Přinášíme vám první příběh z naší letní modelářské soutěže. Modelář Aleš Růženec se s námi podělil o okolnosti vzniku svého modelu letounu MiG-21. Brzy se můžete těšit na další příspěvky čtenářů do...

14. června 2025
Nastavte si velikost písma, podle vašich preferencí.