Nobel za bozon Higgsa

Boska jak diabli!
Tegoroczną Nagrodę Nobla z fizyki otrzymało dwóch fizyków, którzy w połowie lat 60. XX w. wyjaśnili teoretycznie skąd cząstki elementarne biorą swoją masę. Są nimi Francois Englerd z Belgii i Peter Higgs z Wielkiej Brytanii
Efekt zderzenia przeciwzbieżnych wiązek protonów. Dane z detektora CMS
CERN

Efekt zderzenia przeciwzbieżnych wiązek protonów. Dane z detektora CMS

Peter Higgs już w 1964 r. zaproponował koncepcję prowadząca do dzisiejszego odkrycia.
AFP/EAST NEWS

Peter Higgs już w 1964 r. zaproponował koncepcję prowadząca do dzisiejszego odkrycia.

Graficzne przedstawienie zderzenia protonów, po którym pojawił sie bozon Higgsa.
AFP/EAST NEWS

Graficzne przedstawienie zderzenia protonów, po którym pojawił sie bozon Higgsa.

O odkryciu doniosły wszystkie media. Stephen Hawking musi wypłacić Peterowi Higgsowi 100 dol., ponieważ przegrał z nim zakład o to, że bozon nazwany jego imieniem zostanie odkryty. Wszyscy uczeni świata, proszeni o komentarz, wypowiadają się o tym odkryciu jak o przewrocie kopernikańskim, a prof. Sir Peter Knight, szef Instytutu Fizyki w Londynie, porównuje je z odkryciem DNA w biologii.

4 lipca dwa zespoły badaczy z CERN (Europejskiej Organizacji Badań Jądrowych), pracujące w niezależnych programach badawczych – ATLAS i CMS – doniosły o tym, że nowa cząstka elementarna wykryta w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) – który z przerwami działa od 2008 r. – jest najprawdopodobniej tzw. boską cząstką, a więc tą, której brakowało uczonym, by skompletować ostatecznie obowiązującą teorię opisującą istnienie materii. Sędziwy prof. Peter Higgs, który w 1964 r. wysunął hipotezę o istnieniu cząstki generującej we Wszechświecie masę, był na konferencji szczerze wzruszony. Zostanie zapisany w annałach odkryć naukowych przełomu XXI w., a być może otrzyma nawet Nagrodę Nobla. Przewidział istnienie nowej, ważnej cząstki elementarnej już w 1964 r. i długo czekał na potwierdzenie swoich ustaleń.

Niezwykła historia

Świat cząstek elementarnych, z którego składa się znana nam materia (tzw. barionowa), a więc ta, z której zbudowane są nasze ciała oraz gwiazdy, jest niezwykle skomplikowany. Istnieją cząstki trwałe i rozpadające się natychmiast po powstaniu, takie, które istnieją fizycznie i tylko potencjalnie. Jedne tworzą materię, inne tylko przenoszą oddziaływania, są takie, które mają masę, inne jej nie posiadają.

Nawet twórcy teorii opisującej ten elementarny gąszcz często się w nim gubili. Erwin Schrödinger, geniusz, jeden z twórców mechaniki kwantowej, tak mówił do Nielsa Bohra w 1926 r. po nieudanych próbach interpretacji jakiegoś ważnego fenomenu kwantowego: „Gdybym wiedział, że nie pozbędziemy się tych przeklętych skoków kwantowych, nigdy bym się nie wziął za ten interes”.

W końcu jednak w pierwszej połowie XX w. powstało kilka teorii, które uporządkowały ten wielki kwantowy świat i dały nam podstawę wiedzy o budowie materii. Wszystkie one zostały oznaczone wspólną nazwą tzw. Modelu Standardowego. Zakłada się w nim, że cząstki elementarne są wzbudzeniami pewnych pól kwantowych. W Modelu Standardowym materia składa się z kwarków i pozostałych cząstek, czyli leptonów, do których należą elektrony, miony, taony i trzy odpowiadające im neutrina. Wszystkie wymienione cząstki, ponieważ posiadają pewne wspólne cechy, są nazywane fermionami. Fermiony z kolei oddziaływają ze sobą, a nośnikami tych oddziaływań są cząstki zwane bozonami. Bozonem jest np. foton. Do grupy tej należą też bozony W+, W– i Z0 (przenoszą one słabe oddziaływania jądrowe) oraz gluony, które przenoszą oddziaływania silne.

Konstruowanie Modelu Standardowego było czasochłonne i trudne. Model miał też pewną wadę – otóż wszystko zgadzało się w nim i działało bez zarzutu przy założeniu, że cząstki elementarne są pozbawione masy. To jednak stanowiło niedorzeczność, ponieważ materia ma masę. Posiadania masy przez materię doświadczamy codziennie, na każdym kroku.

W latach 60. ubiegłego wieku kilku fizyków zauważyło, że problemy z masą znikają w Modelu Standardowym, gdy uwzględni się w nim obecność jeszcze jednego pola kwantowego. Tu na scenę wkroczył Peter Higgs, który w 1964 r. dopracował nową koncepcję i zaproponował, by przyjąć, że istnieje pole kwantowe wypełniające cały Wszechświat, absolutnie wszystko, nawet próżnię, a które narodziło się podczas Wielkiego Wybuchu.

Pole to szczególnie oddziałuje z cząstkami elementarnymi, a mianowicie – stawia im opór i dzięki temu nabierają one masy. Ponieważ jednak wzbudzenia pól kwantowych są odbierane jako cząstki, z nowym polem też musiała być związana jakaś cząstka elementarna. Nazwano ją bozonem Higgsa lub po prostu – higgsem. Także boską cząstką – od tytułu popularnej książki o cząstkach elementarnych, autorstwa Leona Ledermana i Dicka Teresi (co ciekawe pierwotnie była diabelską cząstką, jednak w wyniku edytorskich zabiegów zamienioną ją na boską, bo taka miała lepiej się sprzedawać). Naukowcy jednak nie lubią tej nazwy. Higgs nie jest ani mniej, ani bardziej boski aniżeli inne cząstki. To hipotetyczna cząstka pośrednicząca w uzyskiwaniu masy, którą należało odnaleźć, by dopełnić lukę w Modelu Standardowym.

Czytaj także

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną