Sobota, Srpen 24

Na LHC zaregistrovali rozpad částic, který může naznačovat skutečnou existenci Higgsova bozonu

Higgsův bozon se od prvních teoretických předpovědí v 70. letech stal jakýmsi fyzikálním svatým grálem, respektive jedním ze svatých grálů (další je například teorie Velkého sjednocení, dávající společný základ všem čtyřem známým silám přírody - silné jaderné, slabé jaderné, gravitační a elektromagnetické). Jak už to ve vědě bývá, vymyslet teorii bývá mnohem méně časově náročné, než než ji experimentálně ověřit.
Higgsův bozon se od prvních teoretických předpovědí v 70. letech stal jakýmsi fyzikálním svatým grálem, respektive jedním ze svatých grálů (další je například teorie Velkého sjednocení, dávající společný základ všem čtyřem známým silám přírody – silné jaderné, slabé jaderné, gravitační a elektromagnetické). Jak už to ve vědě bývá, vymyslet teorii bývá mnohem méně časově náročné, než ji experimentálně ověřit.

Fyzikové, pracující na Velkém hadronovém urychlovači ve Švýcarsku, pomocí detektoru CMS poprvé zaznamenali vznik dvou Z-bozonů rozpadem jedné elementární částice. Jedna se o jednu z teoreticky předpovídaných cest, kterými se při svém osamostatnění rozpadá  takzvaný Higgsův. Uvádí to zpráva na oficiálních stránkách laboratoře CMS.

Higgsův bozon je jedním z posledních chybějících článků Standardního modelu fyziky elementárních částic. Jedná se o zvláštní specii, která je základem mechanismu, jímž všechny ostatní částice nabývají hmotnost. Jestliže se nad tím na chvíli zamyslíme hlouběji, než z hlediska zdravotního, má hmotnost tak, jak ji známe, mnohem méně „fyzické“ reality, než bychom očekávali z každodenní zkušenosti. Jedná se pouze o číslo, které cosi vypovídá o tělese, například nakolik je těžké jej uvést do pohybu. U objektů mikrosvěta je tato otázka ještě svízelnější, neboť je nemůžeme pozorovat přímo. Existují takové částice, které hmotnost mají – například protony nebo neutrony – a takové, které hmotnost v klidovém stavu nemají, například fotony, přenášející elektromagnetické záření. Podobně se chová elektrický náboj, některé částice jej mají, některé ne, a jeho existence je podmíněna jinými částicemi, „zprostředkovateli“. Podle teorie Standardního modelu je situace u hmotnosti podobná a „zprostředkovává“ ji právě Higgsův bozon. Na bedrech experimentátorů v CERNu nyní leží úkol jeho existenci potvrdit nebo vyvrátit.

Teorie však neposkytuje přesnou předpověď hmotnosti samotného Higgsova bozonu, což je velmi podstatný údaj, neboť jej nemůžeme detekovat přímo, ale pouze přes částice, na které se rozpadá. Z hmotnosti produktů rozpadu lze usuzovat, zda skutečně šlo o HB. Vědci nyní uvažují dvě možnosti – „lehký“ Higgsův bozon o hmotnosti 135 až 200 GeV, který se rozpadá na dva W-bozony, a „těžký“ o hmotnosti vyšší, než 200 GeV, který by se měl rozpadat na Z-bozony. Z W-bozonů pak vznikají dvojice elektronů, ze Z-bozonů dvojice muonů (částice, která ve velkých množstvích dopadá na Zemi v kosmickém záření, má však krátkou dobu života), které je možné zaregistrovat.

Detektor CMS zaznamenal právě vznik čtyř muonů. Vědci však zdůrazňují, že to ještě nemusí být přímým důkazem o existenci HB, neboť k rozpadu na muony vedou i některé jiné cesty. Je to však první krok a první významná událost v sérii pokusů, které mohou (ale nemusejí) vyvést Higgsovu částici na světlo. Cesta k tomu však bude dlouhá – je potřeba podniknout velké množství podobných pokusů a statisticky analyzovat rozdělení hmotností vznikajících produktů rozpadů.

Při hledání HB se, přestože jako nástroj slouží nejmodernější a nejdražší existující fyzikální vybavení na světě, víceméně postupuje metodou pokus-omyl – postupným experimentálním vyloučením všech hmotností, které Higgsův bozon mít nemůže a analýze ostatních výsledků. Pokusy na elektron-pozitronovém urychlovači LEP v 80. letech vyloučily, že by HB mohl mít hmotnost nižší, než 114 GeV. Letos v létě fyzikové z amerického Fermilabu „vybrakovaly“ hmotnosti v rozmezí 158 až 175 GeV. Před rokem, v listopadu 2009, jiný pokus ve Fermilabu ukázal, že nemůže ležet v intervalu 163 až 166 GeV, a hledání pokračuje.

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..