Ако хората все още носеха шапки толкова често, колкото преди, учените от ЦЕРН щяха да се радват на море от хвърлени шапки във въздуха, когато бяха оповестени последните резултати около издирването на "неоткриваемия" Хигс-бозон.
Данните от големия адронен ускорител все още не са сто процента сигурни: както заяви говорителят Фабиола Джианоти, все още трябва да се предприемат много изследвания, но те ще бъдат съсредоточени върху обхвата от 125 GeV (гига-електрон волта), тъй като това е мястото, където са били идентифицирани най-интересните сигнали.
На практика обхватът, за който говорят учените от ЦЕРН не е толкова прецизен: не става въпрос за 125 GeV, а за диапазона от 116 до 131 GeV. За хората с подходяща научна квалификация, документацията от Arxiv е тук.
Все още има много неща, които трябва да се направят, но както съобщи и Джианоти, ако Хигс-бозонът наистина е открит, значи "новата физика на на елементарните частици вече е факт".
В преследване на Хигс-бозона
Учените търсят така наречената "божия частица" от много време насам.
Всъщност именно този малък обект е причината за съществуването на Големия адронен колайдер: неговата мисия е да генерира този тип енергия, под който е възможно моментното съществуване на Хигс-бозона.
Ала нещата са по-сложни, от колкото изглеждат на пръв поглед - дори и даден сблъсък да успее да генерира частицата, тя не може да бъде да бъде забелязана директно. Единственото видимо нещо е материята, която се получава от разлагането на Хигс-бозона.
Това прави "божията частица" много по-трудна за засичане от електрона. Откриването на електрони е сравнително лесно - то става дори когато ходим с неподходящи обувки по неподходящ килим в подходящо време (дори откриването на електрон изисква подаване на енергия; в този случай това е триенето на обувките в килима).
Не е нужно да припомняме в подробности т.нар. стандартен модел (ако ви е нужне списък с частиците, можете да го откриете тук) - основният смисъл от него е, че ако той се окаже верен, значи е способен да опише цялата вселена, изградена от материя и енергия.
Благодарение на класа частици, който наричаме фермиони, получаваме протони, неутрони (и двете са изградени именно от фермиони) и електрони (които сами по себе си са фермиони); от обмена на бозоните пък се получава енергия.
Какво правят бозоните?
Типовете бозони, които вече са наблюдавани, са фотонът - който е лесен за откриване, както и глуонът и W- и Z-бозоните. Глуонът, както предполага и името му, е съединителен елемент - без него не би имало атоми, тъй като електромагнетичните сили (например) нямаше да позволяват на протоните да не се движат.
W- и Z-бозоните са се оказали важно събитие в теоретичната физика, тъй като са предложили начин за обединяване на електромагнитните сили и слабите атомни сили в единна теория.
Откъдето именно и възниква идеята за Хигс-бозона.
Една от целите на единната теория е да създаде общ набор от уравнения, описващ всички фундаментални взаимодействия - от това как се изгражда атом до това как той се разпада, от разпространение на светлината до причината, поради която кварките са неделими.
И описващ как частиците придобиват маса: Хигс-бозонът е последната частица от пъзела, предречена в началото на 60-те години като медиатор на масата, но никога не наблюдавана до този момент.
Защо Хигс-бозонът е труден за наблюдение?
Доцент Чаба Балаж, теоретичен физик в университета Monash, обяснява, че този бозон създава цял куп проблеми на посветилите се на издирването му: масата му, краткият му жизнен цикъл и трудността при идентифициране на взаимодействията на Хигс от други експериментални резултати, които са подобни на вид.
Масата му е проблем: докато масата на електрона е незначителна, масата на Хигс-бозона се предричаше да бъде "близка до масата на два атома мед", обяснява той. Ето защо по начало е бил нужен Големият адронен колайдер: ускорител на частици, който генерира частици с ниска маса, не може да подори много по-голямата енергия, необходима за наблюдение на Хигс.
Жизнен цикъл: Хигс не съществува дълго; въпреки че (за обикновените хора) протонът съществува завинаги, жизненият цикъл на Хигс е около една милиардна от една милиардна от секундата. След това той се разпада - което означава, че всичко, което учените в CERN получават като наблюдения, са отпечатъци, останали при унищожението на Хигс-бозона.
Взаимодействие: Тъй като Хигс слабо си взаимодейства с други частици, има много ниска вероятност някое определено събитие да породи този бозон, което означава, че ЦЕРН се налага да предизвикат милиони сблъсъци само за да постигнат достатъчно събития, за да съществува разумна вероятност да са създали Хигс-бозони.
Шум: Накрая, според Балаж, сигналът на Хигс е необходимо да бъде разграничен от шума. Доколкото той не се наблюдава директно, ЦЕРН търсят определена характеристика в събитията, които регистрират. Тази характеристика според Балаж представлява чифт протони - но в Големия адронен колайдер протонни двойки има буквално навсякъде. Сблъсъците между кварки и антикварки например водят до възникване на протонни двойки, а има и още много други събития освен разпад на Хигс.
"Характеристиката", която отличава Хигс от сблъсъци на кварки, е, че Хигс-бозонът преобразува цялата си маса - спазвайки правилото e=mc2 - в енергия под формата на протони, докато сблъскващите се кварки имат много по-ниска маса. Това енергийно преобразуване (при много висока маса) е нещо, което дава на протонна двойка подходящите характеристики за разпад на Хигс.
Какво следва оттук нататък?
Първото, което ЦЕРН ще се опитат да направят, ще е да постигнат потвърждение. Ако новите резултати са верни, то Джианоти твърди, че Големият адронен колайдер ще може да осигури "солиден сигнал" до следващото лято. След това ще дойде редът на работата по каталогизирането на другите аспекти на частицата.
Двупротонното взаимодействие, евентуално регистрирано сега, не е единственото възможно взаимодействие на Хигс-бозона. Ако той наистина има капацитет от 125 GeV, това ще осигури на ЦЕРН добра основа за наблюдения на останалите предсказани негови свойства. За измерване на другите му характеристики ще се използват инструменти, "чувствителни към многото режими на разпад на Хигс-бозона - в два протона, четири електрона, два лептона/неутрино, два B-кварки и така нататък".
Но за какво ще бъде полезен той?
Дори за незапознатите с тънкостите на физиката, полезността на частиците е лесна за възприемане: електроните ни осигуряват електричество и доведоха до компютърната епоха; фотоните изглежда излизат на преден план в новата фотонна ера.
Балаж все още не е съвсем сигурен дали Хигс-бозонът, веднъж каталогизиран и с проучени характеристики, ще осигури нови практически приложения, в които нашето познание, подобно на електроните, променя вселената около нас: "Възможно е, но засега не можем да кажем какви точно промени ще се случат в резултат на това откритие."
В крайна сметка електричеството е съществувало много преди експериментаторите да го приемат за "полезно", твърди ученият от ЦЕРН. "Не мога да ви кажа какви са новите неща, които ще последват от завършването на Стандартния модел, но те със сигурност ще бъдат невероятни".
