Ponedeljek, 4. 7. 2022, 11.21
2 leti, 5 mesecev
Deset let od odkritja Higgsovega bozona
Obletnica odkritja, ki nam bo pojasnilo, kako je vse okrog nas nastalo in kam bi to lahko šlo
Termometer prikazuje, kako vroč je članek.
Termometer prikaže, kako vroč je članek.
0,46
4
Odkritje Higgsovega bozona je (predvsem za fizike) eno izmed največjih in najpomembnejših odkritij sodobne znanosti.
Pred točno desetimi leti, 4. julija 2012, so znanstveniki projektov ATLAS in CMS v Evropski organizaciji za jedrske raziskave (CERN) na švicarsko-francoski meji pri Ženevi dokazali prisotnost dolgo pričakovanega delca, ki so ga poimenovali Higgsov bozon. V teh raziskovalnih skupinah od leta 1996 sodelujejo tudi slovenski znanstveniki.
Obstoj Higgsovega bozona so napovedali in predvideli računsko po standardnem modelu fizike delcev že pred štirimi desetletji, a je dokaz novega delca, katerega lastnosti se ujemajo s tem izračunom, revolucionaren dosežek, so prepričani sodelujoči znanstveniki.
V desetih letih po odkritju še več dokazov
Eno leto po odkritju novega delca sta François Englert in Peter Higgs, ki sta delec napovedala in predvidela, prejela Nobelovo nagrado za fiziko, odkritje pa je tlakovalo pot do novih področij raziskav temeljnih delcev.
V desetih letih od odkritja Higgsovega bozona smo prišli veliko bližje razumevanju, kaj se je zgodilo v trenutku velikega poka (Big Bang), to je ob nastanku vesolja, katerega (neznaten) del smo. Dodatno so v tem času potrdili tudi druga ujemanja novega delca z matematično napovedanim Higgsovim bozonom. Posebej pomembni so dokazi šibkih sil kratkega dosega, ki so med drugim sprožilci reakcij jedrske fuzije, ki napajajo Sonce z njegovo energijo.
Pojasnjen vir mase
Raziskave so tudi pokazale, da najtežji fermioni (zgornji kvark, spodnji kvark in tau lepton) svojo maso pridobijo iz interakcij s Higgsovim poljem, kar je ravno tako skladno z napovedjo na podlagi standardnega modela.
Maso Higgsovega bozona so izmerili in znaša 125 gigaelektronvoltov z izjemno natančnostjo enega promila. Ta masa ima pomen tudi pri določanju stabilnosti vakuuma v vesolju, so še pojasnili znanstveniki iz CERN.
Evropska organizacija za jedrske raziskave (CERN) je edino mesto na svetu, kjer lahko ustvarijo Higgsov bozon in ga tudi podrobneje preučujejo.
Tudi slovenska znanost prispeva
Znanstvena ustanova CERN, znotraj katere je največji in najmočnejši trkalnik (LHC, Large Hadron Collider), je edino mesto na svetu, kjer je mogoče ustvariti ta edinstveni delec in ga podrobno preučevati.
Ta trkalnik je začel pospeševati protone, ustvarjati trke med njimi ter beležiti nastale pojave in delce leta 2010, v znanstvenih skupinah, ki so do zdaj štele okrog tri tisoč znanstvenikov, pa od leta 1996 sodelujejo tudi slovenski znanstveniki pod vodstvom profesorja Marka Mikuža.
Tako so do zdaj v globinah mejnega območja med Švico in Francijo pri Ženevi (trkalnik je pod zemljo) odkrili okrog 60 različnih delcev – nekateri izmed njih so sicer precej eksotični, a so vsi skladni s standardnim modelom in na njem temelječih napovedih.
Še nepredvidljive poti bi lahko pojasnile temno snov
Znanstveniki so odkrili tudi več novih poti, ki nekoliko odstopajo od standardnega modela in katerih nadaljnje preučevanje nam lahko odpre pot do novih delcev, ki jih standardni model ne zna predvideti.
Med še neznanimi delci bi bili lahko tudi takšni, ki sestavljajo temno snov (Dark Matter), snov, ki je ni mogoče zaznati po njenem sevanju in ki prispeva levji delež k masi našega vesolja.
Trkalnik LHC dvakrat prečka švicarsko-francosko mejo pri Ženevi in je umeščen sto metrov pod površino med Ženevskim jezerom in Jurskim gorovjem.
Še veliko potenciala za odgovore, a tudi veliko vprašanj
Vsa dozdajšnja odkritja iz trkalnika LHC temeljijo zgolj na eni dvajsetini podatkov, ki jih bo trkalnik zagotovil med svojo življenjsko dobo.
Že tako majhen delež podatkov je omogočil velike znanstvene premike, obseg preostalih podatkov pa obeta še nadaljnja nova odkritja, so prepričani v CERN.
Vprašanja, s katerimi se znanstveniki ukvarjajo zdaj, so med drugim, ali Higgsov bozon zagotavlja maso tudi lažjim fermionom ali so pri njih drugačni mehanizmi, ali je Higgsov bozon elementarni delec ali vendarle sestavljeni delec, kako deluje na temno snov in ali nam bo pomagal izvedeti več o njej ter ali ima Higgsov bozon dvojčke ali vsaj sorodnike.
Vsa dozdajšnja odkritja iz trkalnika LHC temeljijo na zgolj eni dvajsetini podatkov, ki jih bo trkalnik zagotovil med svojo življenjsko dobo, zato upravičeno lahko pričakujemo še veliko novih odgovorov in spoznanj.
Ne le temeljna znanost, tudi velike koristi za družbo
Odgovori na ta vprašanja nam bodo pomagali razumeti še nedognane podrobnosti in skrivnosti našega vesolja skupaj z najpomembnejšima vprašanjema: kako je naše vesolje nastalo točno takšno, kot je, in kakšna bi bila lahko njegova usoda.
Nekaterim od teh vprašanj obstoječi trkalnik LHC le ne bo kos, zato v CERN že načrtujejo novega, še večjega in zmogljivejšega, ki naj bi ga usposobili do leta 2029.
Tematska razstava o Higgsovem bozonu bo na Gallusovem nabrežju na ogled do vključno srede, 6. julija.
Ob tem ne gre samo za iskanje odgovorov samo na ta vprašanja fizike elementarnih delcev, temveč tudi za druge koristi za družbo, ki jih takšne raziskave prinašajo – ne pozabimo, da je svetovni splet, ki je danes za vse prebivalstvo temeljna dobrina, nastal pred dobrimi tremi desetletji prav v laboratorijih CERN kot eno od orodij za njihove raziskovalce.
Manj znano pa je, da so nekatere diagnostične tehnologije v medicini, na primer PET (Positron Emission Tomography) in terapijske metode (na primer hadronska terapija raka), ravno tako nastale ob boku temeljnih raziskav v CERN.
Raziskave v CERN prinašajo tudi širšo družbeno korist - tudi svetovni splet imamo danes ravno zaradi raziskav in raziskovalcev Evropske organizacije za jedrske raziskave,
Znanstveniki Instituta Jožef Stefan ponosni soustvarjalci
Obletnico zaznamujejo tudi na Institutu Jožef Stefan, od koder prihaja največji slovenski prispevek temu odkritju. Poleg prireditve v prostorih inštituta, častni pokrovitelj je predsednik republike Borut Pahor, so za sam dan obletnice pripravili tri tematska predavanja sodelujočih slovenskih znanstvenikov.
Trkalnik LHC je edinstveno orodje za znanstvenike, a ga bo predvidoma leta 2029 kot največjo in najzmogljivejšo tovrstno napravo na svetu nadomestil zmogljivejši.
Do srede, 6. julija, pa je na Gallusovem nabrežju v Ljubljani razstava o izjemno pomembnem odkritju Higgsovega bozona v Evropski organizaciji za jedrske raziskave (CERN) in ravno od tam prihajajo tudi fotografije v tem prispevku.
4