Nauja dilema fizikams: reikia už LHC tobulesnio greitintuvo Higgso bozono tyrimui

Kasmetiniame Nobelio premijos laureatų susitikime Lindau, Vokietijoje, vykusiame praėjusią savaitę, visos kalbos sukosi apie tai, ar Didysis hadronų greitintuvas (LHC) iš tiesų yra tinkamas instrumentas aiškintis, ką tiksliai LHC aptiko.

Problema ta, kad LHC vykdomi dviejų protonų srautų susidūrimai. Protonai sudaryti iš mažesnių dalelių mišinio, kvarkų ir gliuonų, kurie laiko juos drauge, taigi kai jie susiduria, gautas rezultatas – gluminanti šrapnelių daugybė, rašo NewScientist.com.

Norint surasti kažką, kas būtų panašu į Higgso bozoną, reikėjo atkurti tai, kas vos trumpam sukuriama susidūrimų jėgos. Tuo metu susidaro tiek daug skirtingų dalykų, kad tai gali būti tiesiog per daug paini aplinka, kad joje būtų galima aiškiai išskirti tariamojo Higgso tikrąsias savybes ir galutinai jį identifikuoti.

„Kyla klausimas: ar LHC iš viso sugebės tai padaryti? Ar mums reikia kažko kito?“ – teigia Carlo Rubbia, kuris, būdamas Europos dalelių fizikos laboratorijos CERN, esančios netoli Ženevos, Šveicarijoje, vadovu, suvaidino didžiulį vaidmenį, kad LHC projekto10 dešimtmetyje būtų imtasi.

Dalelių fizikų tradicinis atsakas į šį klausimą – siūlymas statyti įrenginį, kuriame vyktų elektronų ir jų antidalelių pozitronų susidūrimai. Kitaip nei protonai, elektronai yra elementariosios dalelės, susidūrimo metu nesuyra, tad lengviau pamatyti, kas smūgio metu susidaro.

Tačiau bėda ta, kad reikiamos energijos elektronų-pozitronų greitintuvas būtų dar didesnis nei LHC. Pasiūlymas statyti tokį įrenginį, Tarptautinį linijinį greitintuvą (angl. International Linear Collider, ILC), pateiktas jau senokai, tačiau turint omenyje 20 mlrd. JAV dolerių siekiančią jo kainą, norą prisidėti išreiškė vos kelios šalys.

„Jis greičiausiai neatsiras dar artimiausius du dešimtmečius, galbūt aš to ir nesulauksiu“, – teigė Davidas Grossas, Nobelio premijos laureatas iš Kalifornijos universiteto Santa Barbaroje.

C. Rubbia mano, kad galima rasti protingesnį sprendimą. Miuonai yra į elektronus panašios dalelės, tačiau 200 kartų didesnės masės. Tai reiškia, kad miuonų-antimiuonų greitintuvas žymiai trumpesniame atstume galėtų pasiekti reikiamą energiją.

Spėjama Higgso dalelė pasirodo esant maždaug 125 gigaelektronvoltams (GeV), tad reiktų vykdyti miuono ir antimiuono, kurių kiekvienas turi kiek daugiau nei 60 GeV energijos, susidūrimus.

„Tai turėtų būti padaroma su įrenginiu, 100 kartų mažesniu nei LHC“, – tvirtina C. Rubbia. Anot jo, rezultatas turėtų būti „Higgso bozonų gamykla“, gaminanti tik šias daleles ir daugiau beveik nieko kito.

Tačiau dar teks įveikti keletą techninių kliūčių, kol toks greitintuvas galės tapti realybe. Miuonai sukuriami yrant kitoms dalelės, pionams. Tai būna karštos, bet kaip judančios dujos, kurias reikia atvėsinti, ir tik tada galima nukreipti į didelio intensyvumo srautą.

Tačiau C. Rubbia mano, kad jau turime žinių, tokių problemų sprendimui, nes panašios technologijos naudojamos antiprotonams atvėsinti. Be to, kaip nugalėti šiuos sunkumus, aiškinamasi CERN ir „Fermilab“ laboratorijoje Ilinojuje.

Tačiau jei tai pasirodys besąs per didelis iššūkis, o elektronų greitintuvas bus per brangus, teks išspausti daugiausiai, ką galima, iš netvarkingų susidūrimų LHC ir taip daugiau sužinoti apie Higgso bozoną. D. Grossas įsitikinęs, kad kažką pavyks pasiekti net ir tuomet, jei liks pastarasis variantas. „Mūsų kolegos yra ypatingai protingi. Jie suras būdą, kaip tai padaryti“, – mano jis.