Higgso bozoną atradę mokslininkai ruošiasi kitam kvantiniam šuoliui

Nuo ketvirtadienio moderniausi Europos branduolinių mokslinių tyrimų organizacijos (CERN) įrenginiai pradės stoti, o sekmadienį 18 mėnesių bus visai išjungti, kad būtų galima atlikti atnaujinimus.

Didžiulė požeminė laboratorija, nusidriekusi Prancūzijos ir Šveicarijos pasienyje, kur įrengtas Didysis hadronų greitintuvas, buvo ta vieta, kur 2012 metų liepą paskelbta apie neįtikėtiną atradimą.

Mokslininkai teigia esantys 99,9 proc. tikri, kad rado Higgso bozoną, nematomą dalelę, be kurios, anot teoretikų, žmonės ir kiti iš atomų sudaryti objektai visatoje neegzistuotų.

Atnaujinimai padidins LHC energetinius pajėgumus, be kurių CERN negali galutinai patvirtinti, kad rastasis bozonas yra tikrai Higgso. Be to, tai leis tyrinėti naujas sritis, tokias kaip supersimetrija ir tamsioji energija.

„Tikslas – atverti atradimų sritį. Mes turime tai, kas, manome, yra Higgsas, tačiau turime ir teorijų apie supersimetriją ir t. t. Turime padidinti energiją, kad galėtume tyrinėti toliau. Tai žengimas į terra incognita“, – naujienų agentūrai AFP teigė CERN technologijų departamento vadovas Frederickas Bordry.

Bozonas, dar vadinamas dieviškąja dalele, pavadintas britų fiziko Peterio Higgso, jį teoriškai aprašiusio dar 1964 metais, vardu.

P. Higgsas apskaičiavo, kad bozonų laukas galėtų paaiškinti ramybės neduodančią anomaliją: kodėl kai kurios dalelės turi masę, o kitos, pavyzdžiui, šviesos – ne?

Šis klausimas buvo skylė dalelių fizikos Standartiniame modelyje, teorijoje, padedančioje suprasti kosmosą.

Viena iškeltų minčių – kad Higgso bozonas atsirado tuomet, kai ką tik atsiradusi visata po Didžiojo sprogimo, įvykusio prieš 14 mlrd. metų, ėmė vėsti.

Manoma, kad jis elgiasi kaip šakutė, pamirkyta meduje, ir laikoma dulkių pripildytame ore.

Didžioji dalis dulkių dalelių sąveikauja su medumi, įgaudami dalį jo masės, tačiau kelios prasmunka pro šalį ir lieka be masės. Su mase atsiranda ir trauka, o traukos jėga daleles suburia.

Supersimetrija teigia, kad visos Standartinio modelio dalelės turi kur kas sunkesnių supersimetrijos partnerių. Tai galėtų paaiškinti tamsiosios medžiagos, hipotetinio konstrukto, kurio egzistavimą galima pastebėti tik netiesiogiai per gravitacinę trauką, egzistavimą. Manoma, kad ši medžiaga sudaro apie 25 proc. visatos.

6,03 mlrd. Šveicarijos frankų (4,9 mlrd. eurų) kainavęs LHC pastatytas 26,6 kilometrų ilgio žiediniame tunelyje, kuriame anksčiau buvo jo pirmtakas Didysis elektronų pozitronas (angl. „Large Electron Positron“ – LEP). Jis veikdavo maždaug 7 mėnesių trukmės ciklais, o tuomet 5 mėnesiams būdavo išjungiamas. 2008 metais pradėjęs veikti LHC šias ribas praplėtė.

„Pilnu pajėgumu dirbome trejus metus – 2010, 2011 ir 2012 metais“, – teigė F. Bordry.

„Iš pradžių manėme kad ilgam laikui greitintuvą išjungsime 2012 metais, tačiau 2011 metais pasiekę gerų rezultatų ir tikėdamiesi atrasti bozoną, ilgąjį išjungimą atidėjome metams. Tačiau pasakėme, kad 2013 metais turime tą padaryti“, – aiškino jis.

Kitaip nei LEP, kuris greitino elektronus ar pozitronus, LHC vykdo protonų, priklausančių hadronų šeimai, susidūrimus.

„Visas sumanymas – vykdyti dalelių susidūrimus ir paversti energiją mase. Kai energija didelė, jos virsta naujomis dalelėmis, o mes jas stebime ir bandome suprasti. Visa tai susiję su bandymu atkusti pirmąją visatos mikrosekundę, Didįjį sprogimą. Mes laboratorijoje atkuriame sąlygas, kurios egzistavo prasidedant Didžiajam sprogimui“, – teigė CERN atstovas.

Per pastaruosius trejus metus CERN protonų susidūrimus įvykdė daugiau kaip šešis milijonus milijardų kartų.

5 mlrd. susidūrimų pateikė rezultatus, kurie verti tolimesnių tyrimų, o 400 susidūrimų metu surinkti duomenys padėjo atrasti Higgso bozoną.

Nepaisant to, kad greitintuvas bus išjungtas, CERN mokslininkai neturės kada atsikvėpti, mat jie turi peržiūrėti didelius kiekius susikaupusių duomenų.

„Manau, po metų turėsime daugiau informacijos apie duomenis, kuriuos sukaupėme per pastaruosius trejus metus. Galbūt padarysime išvadą, kad mums reikia dar daugiau duomenų“, – kalbėjo F. Bordry.

Praėjusiais metais LHC susidūrimuose pasiekė 8 tetraelektronvoltų energiją. 2011 metais ji siekė 7 TeV.

Kai greitintuvas 2015 metais vėl bus įjungtas, bus siekiama pasiekti 13 ar 14 TeV lygį. Manoma, kad iki kito išjungimo LHC veiks trejus ar ketverius metus.

Manoma, kad atnaujinimas kainuos iki 50 mln. Šveicarijos frankų.