Objav Božskej častice je na svete!

Higgsov bozón, po­me­no­vaný po teo­re­tic­kom fy­zi­ko­vi Pet­ro­vi Hig­gso­vi, je mediálne prezentovaný často pod názvom „Božská častica“ podľa knihy The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? od Leona Ledermana.  Niektorí vedci však toto označenie spochybňujú, pretože objav Higgsovho bozónu stále nedáva odpovede na  otázky o unifikácii kvantovej chromodynamiky, elektroslabej interakcie a gravitácie a finálnom pôvode vesmíru. Porota fyzikov vybrala údajne v súťaži pre „Higgsa“ omnoho prozaickejší názov „bozón štopľa od šampanského“.

Peter Higgs už v roku 1964 teoreticky predpovedal existenciu Higgsovho bozónu. Zdroj: AP 

No a šampanské momentálne asi tečie plným prúdom, pretože 4.júla 2012 výskumníci z Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN) neďaleko Ženevy ohlásili „takmer potvrdený objav“ Higgsovho bozónu. Stopy nasvedčujúce existencii slávnej častice zaznamenal najskôr detektor ATLAS vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC), ktorý je najväčším a zrejme aj najdrahším strojom (4,5 miliardy EUR), aký doteraz ľudstvo postavilo (a zakopalo pod zem na švajčiarsko-francúzskych hraniciach). Výsledky experimentu následne potvrdil aj ďalší detektor v LHC – CMS.

Fy­zi­ci pred­po­ve­da­jú exis­ten­ciu čas­ti­ce, kto­rá os­tat­ným časticiam po­má­ha na­do­bú­dať hmot­nosť, už niekoľko desaťročí (od r. 1964). Bo­zón je po­va­žo­va­ný za pos­led­ný pr­vok štan­dar­dné­ho mo­de­lu čas­ti­co­vej fy­zi­ky a má spá­jať ma­te­ma­tic­ky elek­tro­mag­ne­tic­kú silu a sla­bú jad­ro­vú inter­ak­ciu.

Už 13. decembra 2011 naznačovali vedci v CERNe blízkosť objavu častice s upresneným intervalom hmotnosti. Experiment ATLAS ohraničil vtedy možnú hodnotu hmotnosti Higgsovho bozónu na 115–130 GeV s konfidenčným levelom 3.6 sigma. Experiment CMS ohraničil oblasť na 117–127 GeV s konfidenčným levelom 2.6 sigma. Boli taktiež prezentované výsledky naznačujúce existenciu Higgsovho bozónu o hmotnosti 124 GeV (CMS), prípadne 125-126 GeV (ATLAS). Vedci však rozhodli, že výsledky nebudú prezentovať, kým sa nepotvrdia s presnosťou na 5 sigma, čo zna­me­ná, že prav­de­po­dob­nosť chy­by je len 0,00006 %.

Miesto Higgsovho bozónu v Štandardnom modeli častíc. Zdroj: Huffpost Tech

Expe­ri­men­t AT­LAS aj kon­ku­renč­ný CMS zís­ka­va­li pres­nosť na úrov­ni 4,5 až 5 sig­ma, v niektorých prípadoch aj vyše 5 sigma. Higgsov bozón s hmotnosťou 125,3 GeV je teda potvrdený a je to deň vo svete fyziky, aký sa opakuje raz za niekoľko desaťročí. Obrovský tým vedcov (na detektore ATLAS pracovali aj slovenskí fyzici) získal posledný diel skladačky nazývanej Štandardný model častíc.

Novoobjavená častica má hmotnosť 125,3 ± 0,6 GeV (gigaelektronvolt = jednotka energie používaná vo fyzike elementárnych častíc vyjadruje aj hmotnosť ). Je teda asi 133-krát ťažší ako protón. Možnosť jej existencie v pásme hmotností 115-135 GeV naznačovali už experimenty na americkom urýchľovači Tevatron, ktorý skončil prevádzku vlani.

Detektor CMS v urýchľovači LHC. Zdroj: Respekt

Podľa serveru Respekt sa však nakoniec môže ukázať, že vedci neobjavili Higgsov bozón, ale nejakú inú časticu, ktorá opäť zamieša karty teoretickej fyziky. Za hranicami Štandardného modelu prichádza teória tzv. supersymetrie, podľa ktorej každá častica štandardného modelu má svojho ťažšieho partnera. Mohlo by sa potom ukázať, že objavený Higgsov bozón je len jednoduchšou verziou tohto bozónu a existuje aj ďalší, omnoho ťažší Higgsov bozón. Supersymetria by mohla odhaliť pôvod tzv. temnej hmoty, ktorá tvorí až 25 percent Vesmíru, zatiaľ čo bežná hmota, ktorú dokážeme pozorovať, zastupuje len 4 percentá jeho hmotnosti. Najnovší objav v CERNe teda potvrdzuje len to, čo je známe od nepamäti. Každý výstup na vrchol vedy odhaľuje len ďalšie a vzdialenejšie obzory.

Veľká chvíľa pri oznámení objavu Higgsovho bozónu 4.7.2012 v CERN. Zdroj: Huffpost Tech

Vedci sa jednomyseľne zhodujú, že za objav (resp. experimentálne potvrdenie) Higgsovho bozónu) je možné s istotou očakávať udelenie Nobelovej ceny. Otázkou však je, komu takéto ocenenie nakoniec pripadne, keďže Nobelova cena sa udeľuje najviac trojici vedcov a na hľadaní „Božskej častice“ sa popri teoretických fyzikoch na čele s autorom myšlienky, Petrom Higgsom, zúčastňovali stovky vedcov v základnom výskume.