CERN: particula nouă de la „ca un boson Higgs” la „un boson Higgs”
0
În iulie 2012, experimentele ATLAS şi CMS de la CERN au anunţat existenţa unei noi particule elementare. Toate proprietăţile noii particule măsurate atunci erau aceleaşi cu ale particulei elementare prezise de modelul matematic care explică de ce particulele elementare au masă, anume bosonul Higgs.
Pe 14 martie 2013, la conferinţa Moriond, aceleaşi experimente au anunţat că au măsurat încă două proprietăţi ale particulei. Cum şi acestea sunt tot cele prezise pentru bosonul Higgs, înseamnă că noua particulă este cu certitudine un boson Higgs. Experimente viitoare vor trebui să determine dacă noua particulă este bosonul Higgs prezis de teoria actuală a fizicii particulelor elementare, Modelul Standard, sau este doar unul din mai mulţi bosoni Higgs prezişi a exista de teorii care extind teoria actuală, de exemplu teoriile supersimetrice.
Căutarea experimentală a bosonului Higgs are o importanţă covârşitoare pentru fizica particulelor elementare, domeniul ştiinţei care studiază ingredientele elementare ale Universului şi reţetă după care ele se combină pentru a crea materia din Univers aşa cum o ştim noi.
Particula Higgs a fost prezisă teoretic în 1964, acum 49 de ani, de mai mulţi fizicieni, dar mai ales de Peter Higgs în Scoţia, pentru a explica de ce particulele elementare au un număr de kilograme, adică de ce au masă. Dacă nu ar avea, acestea ar zbura prin Univers mereu la viteză maximă posibilă, anume viteza luminii. Atunci particulele elementare nu ar putea sta împreună pentru a crea particule compuse, care apoi să formeze atomi. Astfel, noi nu am exista.
Cum în ştiinţă experimentul este judecătorul suprem al validităţii unei teorii ştiinţifice, cunoscută şi sub numele de model matematic al naturii, a fost datoria fizicienilor experimentatori să răspundă la întrebarea dacă există sau nu acesta particulă boson Higgs.
Generaţii de fizicieni experimentatori au căutat existenţa acestei particule la experimente din întreagă lume în ultima jumătate de secol. Pe măsură ce energia acceleratoarelor de particule creştea şi particula nu era observată, fizicienii conchideau că particula ori nu există, ori există şi are o masă mai mare decât energia acceleratoarelor lor.
Tocmai de aceea s-au creat mereu acceleratoare de particule cu energii tot mai mari. În sfârşit, în ultimii zece ani au apărut primele speranţe, când acceleratorul Tevatron din SUA şi accelerator LHC din Europa au avut energia suficientă pentru a observa o particulă ca bosonul Higgs, dacă acesta ar există. Acceleratorul Tevatron din SUA a observat indicii pentru existenţa particulei Higgs, iar acceleratorul LHC din Europa a observat o nouă particulă elementară în vara lui 2012.
Între timp, colectând şi analizând o cantitate de date experimentale de două ori şi jumătate mai mare, apoi rafinând precizia analizei datelor, experimentele ATLAS şi CMS au anunţat măsurarea a două noi proprietăţi ale noii particule: spinul şi paritatea. Spinul noii particule este zero, iar paritatea este pozitivă.
Este exact cum trebuie să fie un boson Higgs, căci exact aşa este şi vidul, spaţiul gol. Ori teoria spune tocmai că şi atunci când spaţiul este vid, este plin de câmpul Higgs, adică de foarte mulţi bosoni Higgs. Cu acestea, este clar că noua particulă este ”un boson Higgs”, iar nu doar ”ca un boson Higgs”, cum se ştia în vara lui 2012. Autorul acestui articol consideră că de acum creşte şansa ca Peter Higgs, de la care care s-a dat numele particulei, să primească premiul Nobel în decembrie 2013.
Comunicatul de presă al CERN este atent la nuanţe. Faţă de astă vară când spunea că s-a descoperit o particulă “ca un boson Higgs”, acum spune că s-a descoperit “un boson Higgs”.
Este un mare progres, dar mai este de lucru până a spune că este “bosonul Higgs”. Ce înseamnă aceasta? Pot exista mai mulţi bosoni Higgs?
Teoria actuală a fizicii particulelor prezice existenţa unui singur boson Higgs, anume bosonul Higgs. Există însă teorii noi care au plecat de la teoria actuală şi au extins-o, teorii care prezic mai mulţi bosoni Higgs, dintre care unul ar avea proprietăţi foarte asemănătoare cu ale bosonului Higgs din Modelul Standard.
Pentru a putea discerne între aceste două cazuri, fizicienii vor trebui să măsoare precis cât de des este produsă noua particulă şi cât de des se descompune în alte tipuri de particule. Aceste numere vor putea discerne între existenţa unui singur boson Higgs sau mai multe.
Adrian Buzatu este doctor în fizica particulelor elementare de la universitatea Mcgill din Montreal, Canada. În prezent este cercetător asociat (postdoctorand) la University of Glasgow, Regatul Unit. Atât la doctorat (acceleratorul Tevatron din SUA) cât şi în prezent (acceleratorul LHC de la Geneva) studiază căutarea experimentală a bosonului Higgs. A scris mai multe articole de popularizare despre fizică particulelor în general şi bosonul Higgs în particular.
.
Se încarcă comentariile...
