Kereső toggle

Heuréka! - Meglelték a modern fizika Szent Grálját

Továbbítás emailben
Cikk nyomtatása

Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) július negyedikére idzített bejelentésére még azok is felfigyeltek, akiket eddig nem izgatott a fizika – a szándékosan a Függetlenség napjára szervezett konferencián ugyanis valószínŐleg a 21. század legnagyobb szenzációja hangzott el: megtalálták a modern fizika egyik alapkövét, a Higgs-bozont.

Ötven évbe telt, és csaknem 2,6 milliárd fontot emésztettek fel a kutatások, de végül úgy tűnik, a CERN tudósai megtalálták azt a szubatomi részecskét, amely az elméletek szerint az anyag tömegét adja. Ez a felfedezés olyan nagy események sorát bővíti, mint a DNS-lánc sikeres feltérképezése 1953-ban, vagy az Apollo–11 űrhajó 1969-es landolása a Holdon.
A CERN egyik kutatója erősen tudományos hangvétellel kezdte mondandóját, amikor azonban elért ahhoz a részhez, hogy a kísérletek eredménye szerint a részecske tömege 125 GeV (gigaelektronvolt), Peter Higgs, az isteni részecske ,,atyja” (aki egyébként erősen ellenezte az isteni szó használatát) már elmorzsolt egy-két könnycseppet a meghatottságtól. Elmondása szerint nem gondolta volna, hogy még életében megtalálják a róla elnevezett részecskét. Amikor a beszédet tartó tudós közölte, hogy a Higgs-bozon a megfigyelésben elérte a kombinált 5 szigmát, a tudósokból álló hallgatótábor tapsviharban tört ki, melynek hatására az előadó is láthatóan elérzékenyült.
Hogy megértsük e bejelentés tartalmát, tudnunk kell, hogy minden kísérletnek van egyfajta bizonytalansága, melynek nagyságát szigmával jelölik. Minél nagyobb a szigma értéke, annál nagyobb a mért eredmény megbízhatósága. A fizikában megegyezés szerint akkor figyeltek meg egy jelenséget, ha a szigma értéke nagyobb, mint 5.
Sokakban felmerülhet azonban a  kérdés, miért kellett ennyi időt és pénzt beleölni egy olyan kutatásba, mely „mindössze” egy apró részecskét tud felmutatni eredményként. A válasz nagyon is összetett.
Peter Higgs a ’60-as években kiadott tanulmányában feltételezte egy olyan részecske létezését, amely magyarázatot ad arra, hogy az anyagnak miért van tömege, az atomoktól kezdve a bolygókig, és nem csak tömeg nélkül vannak jelen az univerzumban (mint például a fény részecskéi, a fotonok). Emellett Higgs egy – azóta szintén róla elnevezett – teret, a Higgs-mezőt is megemlíti, amely feltételezése szerint az egész világegyetemet kitölti, és meghatározza a benne haladó részecskék tömegét azáltal, hogy eltorzul a részecske környékén. Enélkül a Higgs-mechanizmus nélkül minden részecske fénysebességgel száguldana, így nem alakulhattak volna ki égitestek sem.
A modern fizika szempontjából ez a bozonok csoportjába tartozó részecske azért kiugróan fontos, mert a fizika standard modelljének egyik alapja. A standard modellt már számtalan kísérlet eredménye igazolta, a kivételek legjelentősebbike pedig az eddig meg nem talált Higgs-bozon volt. A standard modell a négy alapvető kölcsönhatást, az elektromágneses, az erős és a gyenge, valamint a gravitációs kölcsönhatást vonja egy modellbe. A Higgs-bozon a standard modellben szereplő négy kölcsönhatás közül háromnak lehet egy közös pontja, összekapcsolva azokat, így ez egy újabb lépés lehet a nagy egyesített elmélet felé.
1993-ban William Waldegrave-nek, Anglia tudományokért felelős akkori miniszterének is feltűnt, mekkora összegeket emésztenek fel a kutatások, de sok embertársához hasonlóan fogalma sem volt róla, mire is jó ez. Waldegrave pályázatot írt ki: aki a legérthetőbben elmagyarázza a teljes Higgs-mechanizmust, az – jelképes ajándékként – egy üveg pezsgőt kap. A nyertes a londoni egyetem egyik fizikusa, David Miller volt, aki a következő magyarázatot adta: képzeljük el, hogy konzervatív politikusok koktélpartit tartanak. Egy helyiséget egyenletes eloszlásban töltenek ki a politikusok, és mindenki egy közelében állóval beszélget. Egyszer csak belép Margaret Thatcher, és végigmegy a termen. Akiknek a közelébe ér, mind hozzá csoportosulnak, amikor azonban továbbáll, a politikusok visszatérnek eredeti helyükre. Thatchernek az őt körülvevő állandósult csoport miatt nagyobb lesz a tömege, mint általában lenni szokott, és nagyobb lendületre van szüksége az előremenetelhez. A példában szereplő politikusok jelképezik a Higgs-mezőt, amely meghatározza a benne lévő részecske (Margaret Thatcher) tömegét. Vegyük újra ezt a példát! A szoba egyik sarkából elindul egy szaftos pletyka, melyet a politikusok egymáshoz közelebb lépve adnak tovább, kisebb csoportosulásokat létrehozva, ezáltal csoportosuláshullám jön létre. E csoportosulásoknak szintén van tömege, és a feltételezések szerint ezek a Higgs-mezőben létrejövő csoportok lehetnek a Higgs-bozonok.
Számos fizikus sem hitt eddig a Higgs-bozon létezésében, olyannyira, hogy Stephen Hawking elméleti fizikus még fogadott is egyik kollégájával, hogy sose találják meg – a fogadásban szereplő száz dollárt pedig már ki is fizette.
A CERN, úgy tűnik, ezzel teljesítette egyik legnagyobb feladatát, azonban ez nem jelenti azt, hogy be is zárná kapuit. Vezetői elmondták, hogy az LHC (Nagy Hadronütköztető) továbbra is működni fog, ráadásul már olyan kutatások fognak folyni, mint a szuperszimmetria kutatása, illetve a sötét anyag és sötét energia vizsgálata. Ezeknek a sikere pedig újabb szenzációkkal kápráztathatja el a világot a jövőben.

Olvasson tovább: