40 metų trunkanti fizikos „šventojo Gralio“ medžioklė artėja į pabaigą

78 metų Peteris Higgsas, kurio garbei ši hipotetinė elementarioji dalelė buvo pavadinta Higgso bozonu – fizikams iki šiol jos taip ir nepavyko „pagauti“ – pareiškė esąs daugiau nei 90 proc. tikras, kad per kelerius artimiausius metus ši dalelė bus atrasta.

1964 metais pasiūlęs Higgso bozono egzistavimo hipotezę profesorius grakščiai išsprendė vieną sunkiausių uždavinių standartinio modelio dalelių fizikoje. Jis paaiškino, kaip materija įgyja masę ir kartu galimybę formuoti žvaigždes, planetas ir žmones, rašo „Times“. Higgsas iškėlė hipotezę, kad Visata yra persmelkta nematomo bozonų lauko. Tai dalelės, turinčios tik masę, ir beveik nieko daugiau.

Kai elementariosios dalelės juda šiuo lauku, bozonai prie kai kurių iš jų „prilimpa“, padidindami dalelių masę, o kai kurioms leidžia judėti toliau „neapsunkintoms“. Fotonai – masės neturinčios šviesos dalelės – apskritai nejaučia Higgso lauko poveikio, aiškina dienraštis.

Edinburgo universiteto profesoriaus Higgso pasiūlyta paslaptingojo bozono hipotezė fizikoje tapo tokia svarbi, kad ši dalelė dažnai vadinama „dieviškąja“. Daugiau nei 40 metų vykdomiems tyrimams išleidę milijardus svarų, mokslininkai vis dar neįrodė, kad bozonai egzistuoja. Tačiau dabar profesorius Higgsas įsitikinęs, kad jo paieškos netrukus baigsis sėkmingai.

Pasak Higgso, naujasis elementariųjų dalelių greitintuvas, šiemet pradėsiantis veikti netoli Ženevos, beveik neabejotinai aptiks bozonus. Gali būti, kad svarbiausieji įrodymai jau yra gauti: jų esą reikėtų ieškoti JAV fizikų Ilinojuje atlikto eksperimento medžiagoje, nes šie duomenys iki galo dar neišnagrinėti, rašo „The Times“.

Higgsas apie tai papasakojo grįžęs iš Europos branduolinių tyrimų centro (CERN), pastačiusio 2,6 mlrd. svarų kainavusį Didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą (angl. Large Hadron Collider – LHC). Tikimasi, kad šis įrenginys padės atrasti Higgso bozoną. Pats Higgsas aukštai įvertino šiame projekte dalyvaujančių mokslininkų pastangas, tačiau pridūrė, kad ateityje tokiems projektams gali iškilti kliūčių, nes D. Britanijoje stringa elementariųjų dalelių fizikos tyrimų finansavimas. Tokius asignavimus skirstanti šalies valdžios institucija gavo nurodymą sumažinti išlaidas 70 mln. svarų, todėl D. Britanija buvo priversta pasitraukti iš LHC pakeisiančio greitintuvo statybos projekto.

Atvejai, kai bozonus beveik pavykdavo „pamatyti“ kituose, ne tokiuose galinguose greitintuvuose, įkaitino vaizduotę ir suteikė vilties, kad neabejotini šių dalelių egzistavimo įrodymai bus gauti iškart, kai tik pradės veikti LHC, rašo „Times“.

Higgso bozoną sunku aptikti, nes, pagal teoriją, jis egzistuoja tik itin milžiniško energijos išsiskyrimo sąlygomis, kurios natūraliai paskutinį kartą buvo susidariusios pirmosiomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo. Būtent dėl to ir prireikė LHC, kuris paprastai dar vadinamas atomų skaldykla.

Į maždaug 27 kilometrų ilgio LHC greitintuvo tunelį bus „šaudoma“ priešpriešiniais protonų pluoštais. LHC greitintuve protonai bus įgreitinti iki 99,9999991 proc. šviesos greičio ir skries dviem lygiagrečiais vamzdžiais 27 km ilgio žiedo formos tuneliu, kuris paslėptas po žeme 175 m gylyje.

Pasiekus didžiausią greitintuvo pajėgumą, kas sekundę įvyks po beveik milijardą susidūrimų. CERN laboratorijoje 3 tūkst. kompiuterių grupė kaipmat iš šių susidūrimų atrinks 100 daugiausiai žadančių.

Keturiose erdviose dirbtinėse greitintuvo „olose“ yra techniškai pažangiausi davikliai, fiksuosiantys po susidūrimo atsirandančių dalelių judėjimą. Pats didžiausias detektorius, pavadintas „Atlas“, po žeme užima tiek vietos, kad čia galėtų tilpti Vestminsterio vienuolyno nava, pastebi „Times“.

Per neseniai CERN surengtas atvirųjų durų dienas į centrą atvyko daugiau nei 70 tūkstančių žmonių, tarp jų ir profesorius Higgsas. Jie norėjo apžiūrėti LHC dar iki to, kai visi tuneliai ir požeminės salės eksperimentams vykdyti bus užhermetizuotos.

Jei LHC vykdomi eksperimentai baigsis sėkmingai, Higgsui beliks kruopščiai išanalizuoti greitintuvo suteiktą informaciją, kad gautų Nobelio premiją, teigia dienraštis. Fizinį LHC gautų duomenų kiekį sunku net įsivaizduoti: jei per metus greitintuve atliekamų eksperimentų informacija būtų įrašinėjama į CD, visus juos sudėjus susidarytų 65 kilometrų aukščio stulpas.

Profesorius Higgsas tikisi, kad jei viskas klostysis sėkmingai, šį atradimą jis galės atšvęsti iki savo 80-mečio, tai yra, 2009-ųjų gegužės, rašo „The Times“. „Aš paprašiau, kad maniškė Dievo dalelė leistų man kiek ilgiau pagyventi“, – pokštavo P. Higsas vizito CERN laboratorijoje metu. „Situaciją vertinu šališkai, bet esu įsitikinęs, kad, remiantis duomenimis, kuriuos jau turime, atradimas ne už kalnų, - sako mokslininkas. – Tačiau prieš paskelbiant apie jį reikės rūpestingai išanalizuoti duomenis. Tai atims daug laiko.“

Jei LHC eksperimentai patvirtins, jog Higgsas buvo teisus, jis tvirtina būtinai atkimšiąs „kokį nors butelį“. „Ta proga aš atidarysiu kokio nors gėrimo butelį, – linksmai nusiteikęs pasakojo 78 metų profesorius. – Tai bus šampanas, nes viskį tektų kur kas ilgiau gerti“. O kas, jei bozono rasti nepavyks? „Likčiau nepaprastai suglumęs. Jeigu jis neegzistuoja, nebegalėsiu suprasti to, ką manau suprantąs“, - sakė fizikas.

LHC yra didžiausias ir galingiausias kada nors sukurtas didelių energijų greitintuvas. Už šią mašiną teko pakloti 6 mlrd. Šveicarijos frankų (3,9 mlrd. eurų), o nuolatinę prie įrenginio dirbančią mokslininkų komandą sudaro daugiau negu 2 tūkst. žmonių iš įvairiausių pasaulio kampelių.

CERN laboratorijos komanda nėra vienintelė, kuri užsiims Higso bozono medžiokle. Pagrindiniai konkurentai įsikūrę Čikagoje, o jų naudojamas įrenginys – Fermi laboratorijos Tevatrono greitintuvas. Tiesa, su Tevatronu planuojama dirbti tik iki 2010 m., be to, šis savo pajėgumu gerokai nusileidžia naujajam LHC.

„Visai įmanoma, kad jie šią dalelę aptiks pirmieji“, – pripažįsta mokslininkas.

„Jiems tai padaryti būtų sunkoka, bet neatmestinas tas variantas, jog Higso dalelė jau užfiksuota duomenų sraute, kurio dar laukia ilga analizė“, – prideda jis.

Konkurencija nemaža, tačiau viskas vyksta neperžengiant proto ribos – JAV ir Fermi laboratorija yra LHC projekto partnerės.

Kol P. Higsas ramiausiai tikisi, kad bus įmintos Visatos paslaptys, kai kas baiminasi mokslinės fantastikos verto apokaliptinio scenarijaus – esą eksperimentų metu bus sukurtos masyvios juodosios skylės, kurios praris mūsų Žemę.

Profesorius tokiais scenarijais nekvaršina sau galvos ir mano, kad tai tik įaudrintos vaizduotės vaisius.

„Visi šios juodosios skylės yra pernelyg išpūstas reikalas, nes netgi tie teoretikai, kurie mano, kad vis dėlto gali būti sukurta nemažai juodųjų skylių, nesitiki, jog gali susidaryti masyvios juodosios skylės, surysiančios didelius Visatos gabalus“, – ramiai paaiškina mokslininkas. – Manau, kad šiems pamąstymams iškilus į viešumą kai kurie žmonės tiesiog viską ne taip suprato“.

Daugiau apie LHC galite pasiskaityti šiame išsamiame straipsnyje.

Praėjusio amžiaus 9-ojo dešimtmečio pradžioje tuometinis D. Britanijos mokslo ministras Williamas Waldegrave‘as paskelbė konkursą. Jo dalyviams buvo pasiūlyta pateikti geriausią bozonų veikimo paaiškinimą, kurio aprašymas tilptų į vieną puslapį. Nugalėjo šio alegorinio paaiškinimo autorius: Margareta Thatcher – masyvioji dalelė – klaidžioja po konservatorių surengto priėmimo salę, o prie jos tai vienoje, tai kitoje salės vietoje limpa pataikūnai, rašo „Times“.

Pagal www.balsas.lt ir www.mokslasplius.lt publikacijas