Znajdź zawartość

Podczas dzisiejszej konferencji prasowej naukowcy pracujący przy eksperymentach ATLAS i CMS Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) poinformowali o stanie poszukiwań bozonu Higgsa. Z analizy danych uzyskanych przez ATLAS wynika, że masa Boskiej Cząstki - o ile w ogóle ona istnieje - znajduje się w przedziale 116-130 gigaelektronowoltów (GeV). Dane CMS wskazują na przedział 115-127 GeV. To bardzo wysoka zgodność, ale jeszcze zbyt mała by stwierdzić, że bozon Higgsa został odkryty. Poprzednia konferencja na temat poszukiwania bozonu, podczas której informowano o zakresie 114-145 GeV, odbyła się przed dwoma miesiącami. Bozon, o ile w ogóle istnieje, rozpada się niezwykle szybko. Naukowcy szukają właściwie nie samego bozonu, co śladów po jego rozpadzie. Dotychczas badano różne zakresy masy i różne rodzaje rozpadu. Wszystkie wykluczono i do sprawdzenia pozostał jeszcze dość wąski zakres energii. W przedziale 124-126 GeV zauważono bardzo interesujące sygnatury, które mogą świadczyć o istnieniu bozonu Higgsa. Wciąż jednak dysponujemy zbyt małą ilością danych, by ostatecznie potwierdzić jego znalezienie, bądź orzec, że Boska Cząstka nie istnieje. Obecnie Wielki Zderzacz Hadronów, który szczegółowo opisaliśmy we wcześniejszym artykule, nie pracuje. Zgodnie z planem jest on wyłączany w okresie zimowym. To jednak nie oznacza, że nie pracują też naukowcy. Przez najbliższe miesiące będą oni dokonywali kolejnych analiz uzyskanych danych. W marcu będzie miała miejsce kolejna konferencja dotycząca bozonu Higgsa. Na ostateczne potwierdzenie jego istnienia będziemy musieli poczekać do przyszłego roku. Istnienie bozonu Higgsa jest postulowane przez Model Standardowy, który stwierdza, że znane nam cząstki - kwarki i leptony - posiadają masę dzięki oddziaływaniu z polem Higgsa, którego nośnikami są właśnie bozony Higgsa.

Dyrektor generalny CERN-u Rolf Heuer twierdzi, że do końca 2012 roku Wielki Zderzacz Hadronów ostatecznie dowiedzie istnienia bądź nie bozonu Higgsa. Aby to sprawdzić potrzebujmy więcej danych, nawet dziesięciokrotnie więcej niż obecnie - stwierdził Heuer. Fizycy z CERN już wiedzą, że jeśli bozon Higgsa istnieje, to jego masa wynosi od 115 do 140 gigaelektronowoltów. Jeśli zostanie on znaleziony w tym zakresie, to będzie on bozonem przewidzianym w Modelu Standardowym bądź też bozonem Higgsa z teorii o supersymetrii. Bozon o masie ponad 450 GeV wykluczy supersymetrię, stwierdził Heuer. Supersymetria to zestaw teorii stwierdzających, że każda znana cząstka ma co najmniej jednego, nieznanego nam, partnera. Jeśli chodzi o bozon Higgsa to mamy dane dotyczące jego masy i kilka intrygujących fluktuacji. Prawdopodobnie masa bozonu Higgsa jest niska. Jeśli nie znajdziemy go w przedziale niskich mas, to będzie oznaczało, że Model Standardowy jest nieprawidłowy. O bozonie Higgsa wiemy wszystko, z wyjątkiem tego, czy istnieje - dodał Heuer. Uczeni z cernowskiego Compact Muon Solenoid Experiment już wcześniej poinformowali o tym, że znaleźli bozon Higgsa, jednak nie mają wystarczającej ilości danych, by to potwierdzić. Uczeni z amerykańskiego Fermilab, które korzysta z akceleratora Tevatron, również informowali o zauważeniu czegoś, co może być bozonem Higgsa. Także i oni nie są w stanie obecnie tego potwierdzić. Jeśli bozon Higgsa istnieje, to Tevatron może wkrótce zanotować wiele sygnałów świadczących o jego obecności. Biorąc pod uwagę liczbę dokonanych kolizji Tevatron jest obecnie unikatowym urządzeniem pod względem możliwości badania rozpadów bozonów Higgsa w kwarki spodnie - oświadczyli przedstawiciele Fermilab. Także i oni twierdzą, że do końca przyszłego roku będą w stanie potwierdzić lub wykluczyć istnienie Boskiej Cząstki. Przed kilkoma dniami Fermilab poinformowało o odkryciu nowej cząstki - Xi-sub-b.

Głównym celem Wielkiego Zderzacza Hadronów jest znalezienie bozonu Higgsa, czyli Boskiej Cząstki. Jednak najnowsze badania amerykańskich fizyków wskazują, że może istnieć kilka, dokładnie pięć, wersji poszukiwanego bozonu. Jeśli Amerykanie mają rację, to konieczna będzie zmiana obowiązującego obecnie Modelu Standardowego. Koncepcję istnienia wielu odmian bozonu zasugerowały wyniki eksperymentu DZero, przeprowadzonego w akceleratorze Tevatron w Fermilab. W sędziwym już Tevatronie zderzane są protony i antyprotony. W wyniku kolizji powstaje minimalnie więcej par cząstek materii od antymaterii. Ostatnie eksperymenty wykazały jednak, że w Tevatronie powstało o 1% więcej par mionów niż antymionów. Tego typu różnice znane są od dawna jako naruszenie symetrii CP. Nigdy jednak nie zaobserwowano tak dużych różnic jak w DZero. To wskazuje na istnienie czegoś więcej niż po prostu asymetrię materii i antymaterii. Takich różnic nie tłumaczy Model Standardowy. Bogdan Dobrescu, Adam Martin i Patrick J. Fox z Fermilab uważają, że tak duża asymetria może wskazywać na istnienie wielu odmian bozonu Higgsa. Ich zdaniem eksperyment sugeruje istnienie pięciu rodzajów bozonu o podobnych masach, ale różnym ładunku elektrycznym. Trzy z nich mogą być obojętne, jeden dodatni, a jeden ujemny. Teoria o istnieniu tylu bozonów istnieje już od pewnego czasu, a teraz zyskała pewne podstawy eksperymentalne. W modelu z dodatkowym dubletem Higgsa jest miejsce na wyniki, jakie uzyskaliśmy podczas eksperymentu DZero. Problemem jest natomiast uzyskanie takich wyników, bez zniszczenia tego, co zmierzono wcześniej - mówi doktor Martin. Przyznaje jednocześnie, że możliwe jest wytłumaczenie uzyskanych wyników w Modelu Standardowym. Jednak Model ten jest przez coraz większe rzesze specjalistów uznawany za niewystarczający. Teoria o dodatkowym dublecie bozonów Higgsa częściowo wpasowuje się w Model i nie wymaga wprowadzania w nim rewolucyjnych zmian.

Dwóch znanych fizyków, Holger Bech Nielsen z Instytutu Nielsa Bohra i Masao Ninomiya z Instytutu Fizyki Teoretycznej Yukawa, wysunęło niezwykle śmiałą teorię dotyczącą przyczyn awarii Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Ich zdaniem, został on uszkodzony... przez swoją przyszłość. Zwykle przyjmujemy, że to przeszłość wpływa na przyszłość, chociaż jeśli rozważymy przypadek podróżnika w czasie, który wraca do przeszłości i np. zabija któregoś ze swoich przodków, zauważymy, że i przyszłość może wpływać na przeszłość. Powracający bozon Higgsa byłby podobny podróżnikowi w czasie, który wędruje do przeszłości nie po to, by zabić swojego przodka, ale po to, by uratować wszechświat przed samym sobą. Obecne bozon Higgsa, zwany też Boską Cząstką, to teoretyczna cząstka elementarna, której istnienie postuluje Model Standardowy. Miała ona istnieć przez kilka sekund po Wielkim Wybuchu i dała początek materii. Mamy pewne dane sugerujące, iż teoria bozonu jest prawidłowa. A mówi ona, że cząstki elementarne, takie jak kwarki i leptony, posiadają masę dzięki temu, iż oddziałują z polem Higgsa, którego nośnikiem jest bozon Higgsa. Nielsen i Ninomiya od półtora roku publikują serię prac pod wiele mówiącymi tytułami: Search for Future Influence From LHC czy Test of Effect From Future in Large Hadron Collider: a Proposal (to ostatnia, w której opisano kontrowersyjny pomysł). Naukowcy twierdzą, że bozon Higgsa, którego znalezienie miało być jednym z zadań LHC, jest czymś tak obcym naturze, iż jego stworzenie odbije się na przeszłości i spowoduje, że Zderzacz przestanie działać, zanim będzie w stanie go wyprodukować. Nielsen i Ninomiya zaczęli publikować swoje rozważania na temat przyszłości LHC już wiosną ubiegłego roku. Kilka miesięcy później urządzenie uległo awarii. Nielsen stwierdził wówczas, że mieliśmy do czynienia z "zabawnym wydarzeniem, które mogło spowodować, że uwierzyliśmy w naszą teorię". Nielesen zauważa, że niezwykła teoria spotka się z wieloma głosami sceptycyzmu. Przypomina też, że wiele ważnych eksperymentów naukowych borykało się ze sporymi kłopotami. Jednak wraz ze swoim japońskim kolegą zaproponował CERN-owi sprawdzenie możliwości wystąpienia bardzo nieprawdopodobnego zdarzenia, takiego jak np. wyciągnięcie pika spośród 100 milionów kierów. Jeśli trafi się na taką kartę, oznaczałoby to, że LHC nie rozpocznie pracy lub też nie uda się go uruchomić z takimi energiami, by odnalazł bozon Higgsa. Teoria obu naukowców jest co najmniej niezwykła, ale Nielsen przyzwyczaił świat naukowy do tego, iż myśli niestandardowo. Jest on jednym z twórców teorii strun i jak opisał go fizyk z Caltechu Sean Carrol, jednym z tych niezwykle inteligentnych ludzi, którzy posuwają się bardzo daleko w swych szalonych pomysłach.

Jednym z zadań Wielkiego Zderzacza Hadronów jest znalezienie bozonu Higgsa. LHC może jej szukać przez kilka lat i niewykluczone, że zostanie wyprzedzony przez inne, pracujące od ubiegłego roku urządzenie. Mowa tutaj o satelicie FERMI, którego zadaniem jest wykrywanie promieniowania gamma. Jednym z jego źródeł prawdopodobnie jest ciemna materia, a dokładniej proces anihilacji jej cząstek. Nie wiadomo, z czego składa się ciemna materia, jednaknaukowcy spekulują, że mogą ją tworzyć słabo oddziałujące masywne cząstki (WIMP). Istnienie WIMP przewiduje wiele teorii. W tego typu modelach cząstki tworzące ciemną materię mogą annihilować i tworzyć nowe cząstki. Na przykład dwa WIMP o masie 50-200 elektronowoltów mogą anihilować do dwóch fotonów gamma. Ale mogą też utworzyć jeden foton i jedną masywną cząstkę. Tą cząstką może być np. bozon Higgsa. Jeśli teorie są słuszne, to FERMI, który skupia się na centrum galaktyki, gdzie powinny koncentrować się cząstki ciemnej materii, powinien wykryć sygnał charakterystyczny dla promieniowania gamma. Jeśli będzie on w określony sposób zmieniony, może to być oznaką istnienia bozonu Higgsa. Zdaniem Tima Taita z University of California w Irvine, FERMI ma spore szanse trafić na bozon wcześniej niż LHC. FERMI zanotował już promieniowanie gamma z centrum Drogi Mlecznej. Dotychczas jednak dane wykorzystywano jedynie do oszacowania ilości ciemnej materii, która się tam znajduje.