Вчера стана ясно, че учени в Европейската организация за ядрени изследвания, или CERN, със сигурност са открили нова ядрена частица, но все още не могат да потвърдят дали тя е търсеният от години бозон на Хигс - известен в медийното пространство като „Божията частица”. Дългоочакваното представяне на резултатите, които се събират от 2008 г. и все още продължават, се случи благодарение на успешната работа на специално построения Голям адронен ускорител (Large Hadron Collider или LHC), намиращ се на границата между Франция и Швейцария, в непосредствена близост до Женева. На базата на огромния брой сведения, които учените са насъбрали през последните няколко години, те можаха да кажат с около 95% сигурност, че това е въпросната частица, която ще обясни съществуването на масата във вселената.
„Днес е исторически момент, но той само ни доказва, че все още ни предстои много работа. Всъщност ние се намираме на самото начало на нашата работа! Въпреки ние сме много оптимистично настроени”.
Това беше реакцията на директора на CERN Ролф Хойер, който обясни колко е доволен от резултатите след многогодишните изследвания за откритието на Бозона на Хигс. Бозонът на Хигс е единствената елементарна частица от Стандартния модел на физиката, която все още не е била наблюдавана експериментално. Теорията за бозона на Хигс е едното нещо, което според съществуващите теории за физиката би обяснило съществуването на масата, следователно на гравитацията, и съответно съществуването на звездите, на планетите и даже на биологичния живот. Стандартният модел обяснява отношенията между субатомните частици, като например кварки и електрони. Според него, бозоните са носителите на сила във вселената, за разлика от останалите частици (т.н. фермиони), от които се състои материята. Бозонът на Хигс (бел. ред. - кръстен на британския учен Питър Хигс, който съставя теорията за съществуването му през 1964-а) е толкова важен за физиката, колкото е била теорията за еволюцията в биологията, обясняват учените. Бозонът е най-голямата субатомна частица, около 125 пъти по-тежка от протона. Българският учен доц. д-р Леандър Литов, който дълги години работи по проекта CMS в ЦЕРН, обясни щo е то бозона на Хигс.
„Това, което ние наблюдаваме в момента е нова, ненаблюдавана досега частица, която има свойства, близки до това, което ние очакваме за т.н. „Хигс бозон”. Но не можем да твърдим еднозначно дали това е този Хигс бозон, който е предсказан в рамките на Стандартния модел или е частица, която много прилича на него но е все пак различна. За целта ни е необходима по-голяма статистика.
Теорията за Механизма на Хигс гласи следното: ако допуснем, че съществува едно поле, което е навсякъде в пространството, то частиците движейки се в него взаимодействат с него и така придобиват маса. Ако тази хипотеза е вярна то следва, че трябва да съществуват въпросните Хигс бозони, които да извършват въпросните взаимодействия. Хигс бозона е частица, която няма структура - тя се разглежда като „елементарна частица” и е много кратко-живуща. Тя се ражда (бел. ред. - при сблъсък между протони) и в момента, в който се роди, се разпада на някакви от нам познатите други частици. В този експеримент ние наблюдаваме момента на разпада на тази нова частица на два фотона или на четири лептона - да кажем четири електрона или четири мюона. Така ние разпознаваме, че тази частица се е родила, живяла и умряла, т.е. разпаднала се на нещо друго, по продуктите от нейните разпади. Оттам можем да установим каква е била нейната маса и така нататък. Ние знаем, че Стандартния модел описва една малка част от вселената и, че трябва да бъде разглеждан като някакъв частен случай на един по-общ, по-голям модел, който описва цялата вселена".
Големият адронен ускорител се състои от серия огромни подземни тунели намиращи се почти 200 метра под земята. Те са под формата на пръстени, най-големият от които е с диаметър от 8,5 км, или обиколка от 27 км. В тези тунели, с помощта на магнити, се ускоряват почти до скоростта на светлината субатомни частици, които се сблъскват, а ефектът от тези сблъсъци се изследва. Проектирането на ускорителя започва през 1995 г. и по него работят повече от 10 000 учени. Влиза в употреба през 2008-а. Той е най-мощният подобен ускорител в историята. Преди да влезе в употреба много лаици и даже някои учени из света се страхуваха, че един толкова мощен ускорител може да създаде катастрофално природно бедствие наподобяващо космическа черна дупка.
По обиколката на тунелите на ускорителя има общо седем експериментални лаборатории, които изследват различни неща в произведените сблъсъци. Две от тези лаборатории, наречени CMS и ATLAS, се занимават с търсенето на бозона Хигс. Ръководителите на тези две лаборатории, Джо Инкандела и Фабиола Джаноти, обясниха какво са разбрали.
„Заключенията ни са, че сме открили нов бозон с маса 125,3 GeV/c², или 130 пъти по-тежка от тази на протона - точно както очаквахме”, заяви Джо Инкандела.
Инкандела обясни, че по време на експериментите са извършени няколко трилиона субатомни сблъсъци, от които само няколко десетки са произвели такива резултати, които са били достатъчно полезни за да могат да се използват в изследванията на учените.
Ролф Хойер потвърди, че откритието наподобява това, което са очаквали да открият. За момента няма отклонения от очакваното, просто липсват всичките нужни данни преди да може да се потвърди дали откритието се вписва в Стандартния модел на физиката по точно-предвидения начин, или по различен.
(на снимката: доц. д-р Леандър Литов изнася лекция за най-новите открития в CERN / София, юли 2012, автор: Николай Тихов)
Доц. Литов, който дълги години работи заедно с Джо Инкандела по проекта CMS, обясни колко голям принос има България за експеримента:
„Цялата история започна преди 20 години когато България участва в единия от двата експеримента - CMS. Ние участваме в този експеримент от самото му създаване - в дизайна, в идеята на експеримента, как трябва да изглежда, какво трябва да се направи. Участвахме в изграждането и производството на т.нар. Адронен калориметър - една огромна система която тежи 700 тона. Тя беше изцяло проектирана в България и една съществена част от нея също беше произведена тук. Включихме се и в една друга система за която направихме около 2000 кв.м детектори за регистриране на заредени частици. Участваме в набора на данни, в обработката на тези данни, в поддръжката на детектора. В момента участват около 25 човека от две институции - от Софийския университет и от Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика. Т.е. тук стои един 20-годишен труд на много хора”.
Българският принос през годините се равнява на около 1 % от хората и около 5 % от технологията, каза шеговито Литов.
Даже и откритието да не се окаже бозона на Хигс а някой друг и непредвиден до момента бозон, това все пак ще бъде не по-малко интересно, обясни Хойер, тъй като ще принуди физиците да се замислят за това колко е правилен Стандартния модел и как евентуално трябва да се променят теориите за физиката или дори как да се реинтерпретират физическите закони.
По думите на доц. Литов бозона на Хигс държи в себе си ключа и на много по-мащабни въпроси:
„Ние сме хванали една част от истината и сме много наясно, че това не е цялата истина. Що се отнася до стандартния модел - ако допуснем, че това е Хигс-бозона, което е най-вероятния вариант, то този модел описва горе-долу 4% от съдържимото на вселената. Т.е. на нас ни се губят едни 96%! Така че въпросът си остава открит. А кой отговаря за тези 96% - т.е., какво има там? Има т.нар. „тъмна материя”, която ние знаем, че е достатъчно много, но не знаем от какво е съставена; има едно нещо, което ние наблюдаваме, а то е, че вселената се разширява ускоряващо (бел.ред. - теорията за „тъмната енергия”) - пак не знаем каква е причината за това разширение, и т.н. Значи има въпроси на които ние имаме тепърва да отговаряме. Надяваме се две неща да отговорим: първо да видим оттук нататък как ще се развива вселената. Тоест, ако ние успеем да отговорим на въпроса защо и как се разширява, значи ще можем да разберем нейното по-нататъшно развитие; вторият много сериозен въпрос, който стои пред нас е за въпросната тъмна материя - ние не знаем тя от какво е съставена. Това е друг абсолютно фундаментален въпрос. Това, което действително на нас ни се губи и за което не сме наясно е структурата на пространство-времето. Така че основната „задачка”, която се опитваме да решим е: „Каква е структурата на пространство-времето?”.
Доц. Литов обясни, че в следващите месеци предстоят две конференции - в Полша и в Италия, където ще се реши в каква посока да продължат изследванията и какво допълнително финансиране да се иска от Брюксел. Най-сложният момент е, че все още не се знае точно какво е открито, следователно не се знае какви уреди е нужно да се строят. LHC е предимно откривателска машина, обясни Литов, която обаче няма способността да изследва подробно това, което е открила. За това е нужна много по-съвременна и чувствителна апаратура, която предстои тепърва да бъде проектирана, но чак след като приключат все още текущите експерименти.
