Trečiadienį Ženevoje fizikos mokslininkai pranešė, kad netrukus gali paaiškėti atsakymas į bent vieną iš šių žmoniją kamuojančių galvosūkių.
Viso pasaulio dėmesio centre šiandien – preliminariai atrasta nauja dalelė, vadinama Higgso bozonu. Kas yra Higgso bozonas ir kuo jis yra svarbus, lrytas.lt kalbėjosi su VU fizikos mokslų profesoriumi Juozu Vaitkumi.
- Kas yra Higgso bozonas? - lrytas.lt paklausė prof. J. Vaitkaus, kuris ir pats prisidėjo kuriant aparatūrą pažangiausiai pasaulyje dalelių fizikos laboratorijai.
- Visas mūsų pasaulis yra sudarytas iš dviejų rūšių elementariųjų dalelių – fermionų ir bozonų. Higgso bozonas iki šiol buvo tik teorinė, išgalvota dalelė.
Šiuo metu egzistuoja sukurta teorija, kuri vadinama „Standartiniu modeliu“. Šis modelis fizikoje yra tam tikras Periodinės cheminių elementų lentelės analogas. Tai – susistemintos elementariosios dalelės, kurios sudaro visą materiją.
Teoriniam „Standartiniam modeliui“ patvirtinti trūksta iš esmės dviejų dalelių. Viena jų yra Higgso bozonas, kuris užtikrina, kad beveik visos elementariosios dalelės turi masę. O jeigu egzistuoja masė, tai egzistuoja ir gravitacija. Žemė laiko mus, o Saulė laiko Žemę būtent dėl šių gravitacijos jėgų.
Yra ir antroji dalelė, kuri kol kas nėra atrasta, o tik teoriškai numatyta – tai gravitonas. Dalelė, kuri užtikrina, kad gravitacija funkcionuotų.
Pagal britų profesoriaus Peterio Higgso teoriją, mūsų pasaulis yra tam tikrame lauke, kuris yra vadinamas Higgso lauku. Ir visos dalelės su tuo lauku sąveikauja per Higgso bozonus.
Kad įsivaizduotume dalelių sąveiką, galime pasitelkti simboliką.
Įsivaizduokite, kad jūs ir jūsų draugas važiuojate riedlentėmis ir mėtote vienas kitam kamuolį. Taip ir dalelės: jeigu jos keičiasi „kamuoliais“, reiškia jos yra sąveikaujančios. Jeigu jos negali apsikeisti kamuoliais, reiškia jos yra nepriklausomos.
Fizikoje, jeigu kažkas su kažkuo sąveikauja, reikia surasti dalelę, kuria sąveikaujantys kūnai keičiasi. Higgso bozonas ir yra ta dalelė, kuria mainomasi, ir kuri užtikrina masę. O jeigu visos dalelės turi masę, tai ir kūnai turi masę.
Būtent P. Higgsas sukūrė teoriją, paaiškinančią, kokia yra masės prigimtis.
- Kodėl Higgso bozono atradimas yra toks svarbus?
- Higgso bozono atradimas leistų suprasti, kodėl vienos elementariosios dalelės yra sunkesnės, o kitos lengvesnės ir apskritai, kodėl egzistuoja masė. Iki šiol mes žinome, kad masė yra reikšmingas dydis, bet nežinia, kodėl jis yra.
Kasdieniam gyvenimui įtakos šis atradimas beveik neturės, nes tai tėra įrodymas, kad fizikai teisingai supranta mūsų pasaulio sandarą. Tiesa, tai nepaaiškina absoliučiai visko, nes yra dar ir kitų dalykų, kurių mes iki šiol nesuprantame.
Kita vertus, yra akivaizdu, kad pradėjus rezultatus analizuoti detaliau, Higgso bozonas gali tapti tuo siūlu, už kurio patraukus pasirodys naujas, labiau visą pasaulį apimantis modelis. Galbūt tada galėsime išsiaiškinti, kas yra tamsioji materija ir visos kitos problemos, apie kurias diskutuoja mokslo pasaulis.
- Kaip buvo ieškoma įrodymų apie Higgso bozono egzistavimą?
- Tos dalelės buvo ieškoma įvairiais būdais. Vaizdžiai tariant, norint sužinoti automobilio sandarą, yra du būdai tą išsiaiškinti. Vienas būdas – išardyti ir pasižiūrėti, iš ko jis padarytas. Kitas – du automobilius dideliu greičiu paleisti vieną priešais kitą, ir kada jie trenksis, išlakstys skeveldros, ir iš skeveldrų bus taip pat galima nustatyti, kas tai per automobilis ir pabandyti atkurti jo vidinę sandarą.
Fizikoje antrasis būdas yra vienintelis, kaip galima sužinoti, iš ko sudarytos tos mikrodalelės. Dideliu greičiu lėkdamos dalelės susidaužia viena su kita ir susprogsta į skeveldras. Jų pėdsakus mokslininkai moka užregistruoti. Tada bandoma nustatyti, kas sudaro tą dalelę.
Paskutiniai bandymai buvo atliekami Didžiajame Hadrono kolaideryje, kurį sukūrė Ženevoje įsikūrusi Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacija (CERN). Kolaideryje su milžiniška energija buvo sudaužiami priešpriešiais lekiantys protonai.
Teoriškai buvo paskaičiuotos trajektorijos, kaip turi išlakstyti susidaužiančių protonų skeveldros. Didžiajam Hadrono kolaideriui veikiant pilnu pajėgumu, įvyksta apie 600 mln. protonų susidaužimų per sekundę. Ir kiekvienu iš tų atvejų reikia užfiksuoti, kaip išlakstė jų skeveldros.
Jeigu dviejų susiduriančių dalelių skeveldrų srautai išlėks į priešingas puses, bet ne iš vieno taško, o iš dviejų greta esančių taškų, tokiu atveju galima sakyti, kad išlėkė Higgso bozonas, kuris ir pats suskilo į kitas daleles.
Tiesa, tai ne vienintelis būdas, kaip ieškomas Higgso bozonas. Mokslininkai tikrina visas galimas teorinio Higgso bozono reakcijas su įvairiomis dalelėmis ir nustato sąveikoje dalyvaujančios teorinės Higgso bozono dalelės energiją.
Kas bebūtų matuojama, visuomet būna nustatoma tam tikra paklaida. Kad fizikai pripažintų dalelę atrasta, jos nustatymo patikimumas turi būti 99,99997 proc. Būtent tokį tikslumą mokslininkai ir pasiekė atlikdami tyrimus su dviem įrengimais – ATLAS ir CMS. Tai, kad šis tikslumas pasiektas panaudojant du skirtingus įrenginius, tik patvirtina, jog rezultatas yra teisingas.
Tiesa, mokslininkai pažymi, kad tai – tik preliminarūs rezultatai, nes dar ne visi duomenys yra apdoroti ir egzistuoja 0,00003 proc. klaidos tikimybė.
- Kokie žingsniai dabar laukia CERN mokslininkų?
- Pirmiausiai, manau, kad profesorius P. Higgsas bus pristatytas Nobelio premijai, nes tai yra be galo reikšmingas atradimas, padedantis suprasti pasaulį.
Didysis Hadrono kolaideris yra skirtas ne tik Higgso bozonui gaudyti. Pats profesorius P. Higgsas yra numatęs, kad Higgso bozonas yra ne vienintelė dalelė – turi būti jų visa šeima. Ir nuo tos šeimos narių priklausys tolesnis pasaulio supratimas. Tęsiant tyrimus, tikimasi atsakyti ir į kitą klausimą: kas gali sudaryti tamsiąją materiją.
