La Geneva, pe 4 iulie 2012, au fost anunţate rezultatele cercetărilor efectuate la CERN, care arată că există semnale clare ale descoperirii bosonului Higgs - foarte important în înţelegerea Universului. Dar s-a terminat vânătoarea? Nu, de-abia începe!
De la teoria care l-a prezis acum aproape 50 de ani, bosonul Higgs a reprezentat prada cea mai dorită de către cercetătorii care lucrează în domeniul fizicii particulelor elementare.
Obiectele din jurul nostru, noi înşine, suntem alcătuiţi din atomi; aceştia, la rândul lor, sunt constituiţi din electroni şi dintr-un nucleu ce conţine protoni şi neutroni formaţi din quarcuri. Quarcurile şi electronii, împreună cu alte particule descoperite în Natură, cum ar fi miuonii, particulele tau, neutrinii şi particulele care mediază interacţiunile fundamentale (fotonii, bosonii W şi Z şi gluonii) sunt descrise în cadrul fizicii moderne de aşa-numitul Model Standard al particulelor elementare. Acest model descrie procesele care au loc în lumea microscopică cu o precizie extremă.
Un model s-ar spune perfect – dacă nu ar fi faptul că acesta prevede existenţa unei particule care până acum câteva zile, în ciuda faptului că a fost prezisă acum aproape 50 de ani, nu a fost descoperită. Este vorba despre bosonul Higgs – această particulă misterioasă extrem de importantă pentru fizica modernă şi pentru ştiinţă în general. Existenţa bosonului Higgs a fost prezisă în 1964 de către fizicianul scoţian Peter Higgs. De atunci a fost vânat de mii de fizicieni din toată lumea la diverse acceleratoare de particule.
De ce este aşa de important bosonul Higgs?
Bosonul Higgs reprezintă dovada că fizicieni au înţeles cum de ajung particulele din cadrul Modelului Standard să aibă masă – se presupune că la început, imediat după Big Bang, particulele nu aveau masă. La scurt timp după Big Bang, fracţiuni infime de secundă, aşa-numitul mecanism Higgs a făcut astfel încât particulele să ajungă să aibă masă. Fără masă nu ar exista Universul aşa cum îl cunoaştem şi... nici noi. Mecanismul Higgs pleacă de la ideea că Universul ar fi „plin” de un câmp care interacţionează cu particulele, dându-le masă. Acest câmp în sine nu este vizibil, însă cu suficientă energie putem extrage din acest câmp particule reale – aceste particule sunt tocmai bosonii Higgs! Doar fotonii sunt insensibili în faţa acestui mecanism, consecinţă fiind că nu au masă.
Descoperirea experimentală a bosonul Higgs este un semnal clar al faptului că oamenii de ştiinţă au înţeles procesul care generează masa particulelor elementare.
Vânătoarea bosonului Higgs are loc în prezent la Geneva, la acceleratorul Large Hadron Collider (LHC). Pe scurt, în urma ciocnirii fasciculelor de protoni care au viteze apropiate de cea a luminii, deci energii foarte mari, la acceleratorul LHC, care are o circumferinţă de circa 27 km, se pot forma bosoni Higgs, care se dezintegrează în alte particule care sunt ulterior detectate în cadrul experimentelor ATLAS şi CMS.
Pe data de 4 iulie 2012, în cadrul unor seminarii ale proiectelor ATLAS şi CMS, proiecte de cercetare ştiinţifică la care participă mii de cercetători şi ingineri din zeci de ţări de pe toate continentele, au fost prezentate rezultatele cele mai recente ale căutării bosonului Higgs. Seminariile au fost urmărite de zeci de mii de persoane din toată lumea – fiind transmise în direct.
Au fost astfel prezentate rezultatele analizei datelor acumulate în 2011 şi parte din 2012 de către cele două echipe care lucrează în cadrul proiectelor ştiinţifice amintite, în care se văd clar urme ale unei noi particule care seamănă extrem de bine cu ceea ce se aşteaptă a fi bosonul Higgs.
ATLAS şi CMS au măsurat o particulă (de tip boson) cu masa de circa 125 – 126 GeV, cam de 130 de ori masa protonului sau o masă cam cât cea a unui atom de Xenon cu un semnal corespunzător la 5 sigma. Numărul de „sigma-uri” este legat de posibilitatea ca rezultatul obţinut să fie real sau doar o fluctuaţie statistică. Cu cât acest număr este mai mare, cu atât mai mult suntem mai siguri de rezultat. De exemplu, un număr de 1 sigma nu ne dă nicio certitudine că ceea ce credem că am observat este real sau doar o fluctuaţie. Un număr de 5 sigma reprezintă însă un semnal foarte clar. Practic, cu 5 sigma posibilitatea de a greşi este infimă. Această particulă ar fi bosonul Higgs. Pentru o confirmare definitivă sunt necesare alte verificări, însă majoritatea oamenilor de ştiinţă sunt convinşi că bosonul Higgs a fost, în sfârşit, detectat.
Vânătoarea s-a terminat? Nu, de-abia acum începe!
Va urma o perioadă extrem de importantă şi interesantă în fizica modernă – începând cu a înţelege dacă acesta este bosonul Higgs cel căutat, prezis de Modelul Standard, sau este vorba de un alt boson ori dacă există unul singur sau mai mulţi bosoni de acest fel. Descoperirea mai multor bosoni Higgs ar demonstra că există un model care depăşeşte Modelul standard al particulelor elementare.
Pe lângă căutarea bosonului Higgs, cercetările din cadrul celor două proiecte de cercetare ştiinţifică de la LHC sunt în căutarea şi a altor tipuri de particule – cum ar fi particulele super-simetrice, ce ar putea constitui materia întunecată – unul din misterele fizicii moderne.
S-ar putea descoperi, chiar dacă probabilitatea este foarte mică, indicii privitoare la existenţa extra-dimensiunilor, ceea ce ar iniţia o nouă eră în fizică.
