În aşteptarea premiului Nobel pentru fizică. Cartea de identitate a Bosonului Higgs

Mai sunt puţine zile până când vom şti care descoperire a meritat premiul Nobel pentru Fizică pe anul 2013. Mulţi cercetători (şi nu doar cercetători) cred că descoperirea bosonului Higgs va fi cea premiată. Să vedem în 10 paşi care este „cartea de identitate” a acestui boson şi de ce este atât de important.

De aproape 50 de ani de când a fost creată teoria care l-a prezis, bosonul Higgs, aşa-numita „particula a lui Dumnezeu”, a reprezentat prada cea mai dorită de către cercetătorii care lucrează în domeniul fizicii particulelor elementare. Experimentele de la acceleratorul de la Geneva, CMS şi ATLAS, au reuşit să „captureze”  această particulă, prin efortul miilor de persoane (fizicieni, ingineri şi tehnicieni) care participă la aceste colaborări. Vă prezint în continuare o listă cu câteva lucruri de ştiut despre bosonul Higgs; un fel de carte de identitate.

• Existenţa bosonului Higgs a fost prezisă în 1964, de către fizicianul scoţian Peter Higgs (chiar dacă şi alţi teoreticieni au publicat articole care prevedeau un mecanism care genera masa particulelor elementare; Peter Higgs este însă singurul care a prevăzut în mod concret existenţa unui boson). Acest boson este o expresia a unui mecanism, mecanismul Higgs, prin care toate particulele obţin masa pe care o au.  
• Descoperirea experimentală a bosonul Higgs, denumit de multe ori şi „particula lui Dumnezeu”, este un semnal clar al faptului că oamenii de ştiinţă au înţeles procesul care generează masa particulelor elementare, fără de care nu ar exista Universul aşa cum îl ştim şi nici noi înşine.  
• Ar fi mai corect să denumim bosonul Higgs „particula Dumnezeu” (şi nu „particula LUI Dumnezeu”) fiind acesta expresia mecanismului universal care generează masa tuturor particulelor elementare în cadrul Modelului Standard al fizicii particulelor elementare.  
• Fără descoperirea experimentală a bosonului Higgs, Modelul Standard nu se putea considera pe deplin înţeles şi confirmat. Până recent această particulă s-a ascuns extrem de bine; a fost ca un fel de „nălucă misterioasă” pe care nu am reuşit să punem mâna.  
• Vânătoarea cu succes a bosonului Higgs a fost efectuată la Geneva, la acceleratorul Large Hadron Collider (LHC), care are o circumferinţă de 27 de kilometri, este instalat la circa 100 metri sub pământ şi a fost construit având obiectivul principal de a descoperi această particulă. Cele două experimenţe care l-au descoperit sunt:  CMS si ATLAS, colaborări între mii de cercetători din ţări din întreaga lume.  
• Înainte de construirea acceleratorului LHC, tot la Geneva, a funcţionat un accelerator, Large Electron Positron Collider (LEP) unde a fost căutat bosonul Higgs a€“ nu a fost însă descoperit. S-a reuşit totuşi stabilirea unei limite inferioare a masei acestei particule (114.4 Gev/c2)  
• Experimente în căutarea bosonului Higgs au fost efectuate şi în Statele Unite, la Fermilab, la acceleratorul Tevatron şi au permis eliminarea unor regiuni de masă unde s-ar putea găsi acest boson.  
• Există teorii, alternative Modelului Standard, în care bosonul Higgs nu este necesar. Aceste teorii după descoperirea bosonului au...ceva probleme.  
• La LHC s-ar putea însă să fie descoperiţi mai mulţi bosoni Higgs -€“ această situaţie, extrem de interesantă, ar demonstra că există un model care depăşeşte Modelul Standard, cum ar fi Modelul Supersimetric (sau altele), întrucât în Modelul Standard al fizicii particulelor elementare este prevăzut un singur boson Higgs.  

În câteva zile (pe 8 octombrie) vom afla dacă această descoperire a meritat Nobelul pe anul 2013 sau este încă...prea devreme.

Cătălina Oana Curceanu este prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro.