Při pohledu zvenčí by se mohlo zdát, že ve středisku CERN panuje poněkud rozpolcená nálada. Dnes totiž proběhlo oficiální představení letošních výsledků hlavního výzkumného programu urychlovače LHC, pátrání po takzvaném Higgsově bosonu. Závěr dnešních přednášek je na pohled poněkud rozpačitý: Podařilo se najít novou částici. Odpovídá popisu Higgsova bosonu, ale nevíme, jestli to je on, píše se v podstatě v tiskovém prohlášení střediska CERN.
Co je Higgsův boson a co dělá?Jednoduše řečeno je Higgsův boson částice, která je projevem tzv. Higgsova pole a zprostředkovává působení tohoto pole s okolím. Bez její existence by se Higgsovo pole nijak neprojevovalo. Přitom podle teorie by Higgsovo pole mělo umožňovat některým částicím, aby vůbec měly hmotnost. Týká se to jen některých částic, například elektronů. Z hlediska fyziků je ještě důležitější, že Higgsovo pole by mělo dát hmotnost tzv. "intermediálním vektorovým bosonům". Tyhle částice sice nikdy v životě nepotkáte, ale fungují jako "nosiče" jedné ze čtyř základních fyzikálních sil, tzv. slabé síly (častěji se používá výraz slabá interakce). S tou se v životě také osobně mockrát nesetkáte, protože působí na vzdálenosti relevantní maximálně tak v rozměrech jádra atomů. Ale rozhodně existuje a vesmír by bez ní nefungoval tak, jak funguje. Možná se s ní jednou blíže seznámíme, pokud zvládneme výrobu energie jadernou fúzí. Tomuto procesu vládne slabá síla. |
Ale ve skutečnosti převládá jediné - radost. Rolf-Dieter Heuer, generální ředitel CERN, po ukončení prezentací řekl: "Já bych řekl, že ho máme. Co myslíte vy?" zeptal se nabitého auditoria ve středisku CERN a odpovědí mu byl bouřlivý potlesk. Závěr je tak jasný: i když nemáme naprostou jistotu, v podstatě můžeme dnešní den považovat za den objevu Higgsova bosonu, částice, které se dostalo i pochybné přezdívky "božská".
Tohle bude zajímavé
Co přesně vědci oznámili? Výsledky ze dvou různých detektorů částic na LHC ukazují existenci s vysokou pravděpodobností (hodnota standardní odchylky je kolem 5 sigma) nové částice, kterou nikdo předtím nepozoroval. Vědci nemají úplnou jistotu, ale čísla říkají, že s velmi velkou pravděpodobností (1 : 1 744 278) pozorování není náhoda, ale skutečně důkaz existence nového bosonu. K tomu statistickému oznamování objevu se musí vědci uchýlit i proto, že nedokáží zachytit a "změřit" samotnou neznámou částici, ale jenom stopy jejího rozpadu.
Je třeba varovat, že v dějinách fyziky už byly zaznamenány případy, že i silnější "anomálie" se ukázaly být nakonec jenom přeludem. Zdánlivě potvrzený objev musel být znovu "zrušen" (například v případě pentakvarků). Ale v tomto případě je takový vývoj nepravděpodobný, protože pozorování se potvrdilo nezávisle na sobě na dvou zařízeních, detektorech CMS a ATLAS. Ty jsou zcela oddělené, i když mají společný zdroj částic, tj. LHC.
Hmotnost nové částice je zhruba 126 gigaelektronvoltů, je tedy asi 130krát těžší než proton a má zhruba hmotnost zhruba dvou atomů mědi. "Máme štěstí, že Higgsův boson má tuto hmotnost," řekla při prezentaci šéfka detektoru ATLAS Fabiola Gianottiová a dodala: "Děkuji, přírodo". Takovýto boson totiž dokážou experimentální fyzici poměrně dobře měřit a (byť jen nepřímo) sledovat. Začíná nové období ve fyzice: teď už nepůjde o hledání Higgsova bosonu, ale pátrání po jeho vlastnostech.
Fyziku proto patrně čeká v nejbližší době velmi rušná a zajímavá doba. Teoretické práce napovídají, že zatím základní fyzikální teorie částicové fyziky, tzv. standardní model, pozorování bosonu o této hmotnosti nemusí úplně vysvětlovat. Nová částice se tedy dost možná pohybuje za mantinely standardního modelu. Brzy by tak mohly vystoupat akcie fyzikálních teorií, které byly zatím považovány spíše za exotické teoretické modely, jako je například takzvaná teorie supersymetrie a další.
Na druhou stranu, standardní model (SM) rozhodně zatím neutrpěl žádnou porážku. Odchylka pozorované částice od předpovědi SM není nijak veliká a může to být jen náhoda. Vhodných srážek bylo zatím pozorováno jen velmi málo (v řádu desítkek), takže jsou na místě pochybnosti a je možné, že Higgsův boson se nakonec do standardního modelu vejde. Jasněji by mělo být poměrně brzy, LHC by měl během zbytku roku nasbírat ještě dvakrát víc údajů než během prvních šesti měsíců (protože v zimě nefunguje) a my tak získat o částici přesnější představu.
Jak se to povedlo tak rychle?
Objev přišel opravdu rychle. Na konci minulého roku z evropského střediska atomového výzkumu CERN zaznělo, že objevili náznaky existence Higgsova bosonu. V tu chvíli ovšem neměli dost údajů, aby mohli vyvrátit roli náhody.
V letošním roce ovšem LHC pracoval sice opatrně, ale i tak na rekordní výkon. A protože se provoz obešel bez technických problémů, podařilo se potřebné údaje nasbírat tak rychle, jak předpokládali jenom největší optimisté. Podle vedení CMS zvýšení výkonu vedlo ke zvýšení vhodných srážek o 25 až 30 procent.
Svou roli sehrálo i to, že detektory se podařilo vyladit tak, aby se jejich účinnost mírně zvýšila. Práce probíhaly do poslední možné chvíle, tedy týdenní technické odstávky LHC v červnu.
