Przełom w fizyce? Naukowcy odkryli "boską cząstkę"

Co to znaczy? Wyjaśnia prof. Włodzimierz Jaskólski, fizyk z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

- O co właściwie cały ten szum? Czym jest "boska cząstka"?

- Wyjaśnianie najlepiej zacząć od tzw. Modelu Standardowego. To podstawowa teoria, która wyjaśnia, dlaczego nasz świat jest taki, jaki jest. Mamy więc w tym modelu dwa rodzaje cząstek materialnych. Pierwsze - tak zwane leptony - to na przykład dobrze nam znane elektrony albo neutrina. Drugie to kwarki - z nich zbudowane są cięższe cząstki, na przykład protony. Ale do tego są jeszcze cząstki, które przenoszą oddziaływania między cząstkami materialnymi. To np. fotony, gluony i bozony pośredniczące. W Modelu Standardowym żadne z tych podstawowych cząstek nie mają masy, jeśli nie wprowadzimy do niego dodatkowej cząstki zwanej bozonem Higgsa. A my przecież widzimy, że ją mają. Gdyby nie miały masy, nie byłoby wszechświata takiego, jaki znamy, nie byłoby nas.

- Bozon Higgsa wyjaśnia problem masy?

- Zacznijmy od tego, co to znaczy masa. Masę cząstek obserwujemy dzięki ich bezwładności. A bezwładność widzimy wyraźnie wtedy, kiedy cząstka musi się przez coś przedzierać. Założono więc w latach 60., że próżnię wypełnia "ośrodek", przez który przedzierają się nasze cząstki i nazwano go polem Higgsa. Pojawia się jednak kolejny kłopot: to pole jest stałe i nie można go zaobserwować. Jak więc udowodnić wprost, że rzeczywiście istnieje? Dobrą analogią może być idealnie czysta woda - dopóki nie ma wiatru, nie widzimy jej, bo jest przezroczysta. Ale wystarczy ją wzbudzić - na przykład wrzucając kamień - żeby można było wyraźnie zobaczyć fale, udowodnić, że woda rzeczywiście jest. Podobnie zderzając ze sobą protony można zaobserwować wzbudzenie pola Higgsa. I to wzbudzenie jest właśnie cząstką: bozonem Higgsa.

W Toruniu otwarto Centrum Optyki Kwantowej

- Fizycy szukali bozonu Higgsa pół wieku. Mamy przełomowe odkrycie?

- Już w połowie minionego roku było wiadomo, że coś się dzieje. Pierwsze dane były - ale było ich za mało, by mówić o pewności. Eksperymenty więc trwały i teraz możemy powiedzieć z dużą pewnością, że coś tam jest. Coś, co pasuje do Modelu Standardowego i ma cechy bozonu Higgsa. Świetnie, ze go znaleźliśmy! Okazało się, że teoria wyprzedza eksperyment. Najpierw wymyśliliśmy model, a później okazało się, że rzeczywistość potwierdza to co wymyśliliśmy. Ale część naukowców, których zapraszamy do nas na wykłady, uważa, że może lepiej byłoby, gdybyśmy nie odkryli bozonu Higgsa? Model Standardowy wyjaśnia wprawdzie większość naszych obserwacji, ale być może za kilkadziesiąt lat okaże się, że potrzebna jest nowa, szersza teoria. Brak bozonu mógłby być wówczas zaczynem do jej tworzenia. Tymczasem jednak cieszmy się z tego, że odkryliśmy fundamentalną cząstkę, której istnienie podejrzewaliśmy kilkadziesiąt ostatnich lat.