Po dešimtmečius trukusių paieškų fizikai atskleidė vieną iš visatos paslapčių.
Istorinių įvykių svarba mažėja su kiekvienu prabėgančiu dešimtmečiu. Krizės, politinės ir finansų, gali būti regimos kaip trumpalaikiai trukdžiai kelyje į pažangą. Tokios jos dažniausiai ir būna. Netgi karo siaubai bėgant laikui nebeatrodo tokie realūs. Tačiau fizikos taisyklės yra amžinos ir universalios. Jų išaiškinimas yra vienas iš žmonijos triumfų. Praėjusią savaitę taip pat regėjome vieną iš tokių triumfuojamų nušvitimų.
Liepos 4 dieną Ženevoje didžiausia pasaulyje dalelių fizikos laboratorija CERN pranešė, kad atrado Higgso bozoną. Apskritai kalbant, dalelių fizika visatai reiškia tą patį, ką DNR – gyvenimui: slėpiningas elementas, sudarantis viso kito pagrindą. Kaip ir Francio Cricko ir Jameso Watsono 1953 m. atrasta DNR struktūra, Higgso bozono atradimas suteikia prasmę tam, kas kitaip būtų nesuvokiama.
Jo svarba yra didžiulė. Tikrąja ta žodžio prasme. Jei nebūtų Higgso bozono, nebūtų masės. O be masės nebūtų žvaigždžių, planetų ir atomų. Be jokios abejonės, nebūtų ir žmonių. Tiesą sakant, nebūtų jokios istorijos. Alberto Einsteino reliatyvumo teorija masės neturinčias daleles pasmerkė keliauti šviesos greičiu. Tai reiškia, kad praeitis, dabartis ir ateitis joms yra vienas ir tas pat.
Dievui ir CERN
Dėl tokios galios daryti įtaką visai visatai Higgso bozoną pradėta vadinti „dieviškąja dalele“. Jis toks nėra. Jis nepaaiškina pačios visatos sukūrimo. Tačiau, nepaisant to, ši dalelė yra pats didžiausias fizikos atradimas per dešimtmečius.
Kitaip negu netikėtas DNR struktūros atradimas, Higgso bozonas buvo ilgai lauktas svečias. Jį 1964 m. nuspėjo mįslę kvantų teorijoje mėginęs išspręsti britų fizikas Peteris Higgsas ir dar penki kiti atskirai dirbę tyrėjai. Jeigu Higgso bozono arba ko nors panašaus nebūtų, tada daug kas, ką fizikai mano žiną apie visatą, būtų klaidinga.
Fizikai naudoja du realybę nusakančius modelius. Vienas yra erdvę, laiką ir gravitaciją apibūdinanti A. Einsteino reliatyvumo teorija. Tai yra elegantiškas susijusių lygčių rinkinys, kurį prieš šimtmetį sukūrė vienas protas.
Kitas, vadinamasis Standartinis modelis, visa kita apibūdina daug sudėtingiau. Standartinis modelis, daugelio protų darbo rezultatas, sujungia tris pagrindines jėgas, išskyrus gravitaciją (elektromagnetizmą ir sunkiąją bei lengvąją branduolinę sąveiką) su ištisu būriu tariamai neskaldomų dalelių. Tai yra tokios dalelės kaip kvarkai, iš kurių sudaryti protonai ir neutronai, tad ir atomų branduoliai, apie branduolius besisukantys elektronai ir retesnės rūšys, tokios kaip muonai ir neutrinai. Jeigu nebūtų Higgso bozono, sugriūtų viso šio raizgaus statinio pamatai.
Adatos paieškos šieno vežime atrodė paprastos, palyginti su tuo, kiek pastangų reikėjo įdėti ieškant Higgso bozono. Atradimas pagaliau buvo padarytas panaudojus Didįjį hadronų greitintuvą – įrengimą CERN centre, kuris 27 kilometrų ilgio žiedu priešingomis kryptimis šviesos greičiui artimu greičiu siunčia susidurti kaktomuša protonų krūvas.
Kuo greičiau juda protonai, tuo daugiau energijos jie turi. Kai jie susiduria, ši energija virsta kitomis dalelėmis (Einsteino E=mc2), kurios suskyla į dar daugiau dalelių. Kas yra šios suskilusios dalelės, priklauso nuo to, kas buvo sukurta pradinio susidūrimo metu. Tačiau, deja, nėra jokio unikalaus Higgso bozono atradimo būdo.
Tad buvo ieškoma mažų nukrypimų, kurie parodytų, kad Higgso bozono nėra. Todėl paieškos užtruko taip ilgai. Kita bėda buvo ta, kad niekas nežinojo, kiek Higgso bozonas galėtų sverti, todėl buvo nežinoma ir tai, kokiu greičiu protonams reikėtų skrieti, kad jis būtų sukurtas. Ieškant Higgso bozono reikėjo padaryti daugybę bandymų naudojant skirtingus energijos lygius ir vieną po kito juos atmesti, kol tyrėjai rastų tai, ko ieškojo.
Keisčiau nei galime numatyti?
Fizikams Higgso bozonas yra tiesiog Didžiojo hadronų greitintuvo užkanda apetitui sužadinti. Jie tikisi, kad įrenginys dabar sukurs naujų ir Standartinio modelio nenuspėtų dalelių, kurios galėtų būti susijusios su keistu „tamsiąja medžiaga“ vadinamu dalyku.
Astronomai žino, kad visatoje yra gausu tamsiosios medžiagos, bet jie negali paaiškinti jos buvimo. Ir teorija, ir stebėjimai rodo, kad „normali“ medžiaga (Standartinio modelio apibūdintos dalelės, iš kurių sudaryti atomai) sudaro tik apie 4 proc. visatos.
Beveik trys ketvirtadaliai visatos yra kažkas absoliučiai neapibrėžta, vadinamoji „tamsioji energija“. Likusi dalis, apie 22 proc., yra kažkokios rūšies medžiaga, bet tokios rūšies, kurios egzistavimą galima pastebėti tik iš jos gravitacijos poveikio. Ji susijungusi į didžiulį visoje erdvėje prasiskverbusį tinklą ir nustato iš matomos medžiagos sudarytų galaktikų buvimo vietą. Ji taip pat neleidžia galaktikoms sukimosi metu iširti.
Fizikai viliasi, kad tai yra medžiaga, apie kurią kalbama vienoje iš ieškant Higgso bozono sugalvotų Poststandartinio modelio teorijų. Dabar jie galės tai išsiaiškinti.
Ne fizikams Higgso bozono atradimas yra viso labo pažintinis malonumas, jie nemato galimos praktinės naudos. Šis atradimas prisidės prie žmonijos žinių visumos. Tačiau jis gali nepakeisti gyvenimų, kaip padarė DNR atradimas arba reliatyvumo teorijos sukūrimas.
A. Einsteino teorijos per 40 metų paklojo pamatus Manhatano projektui (mokslininkų grupei, skirtai sukurti atominį ginklą – IQ) ir branduolinio ginklo atsiradimui. DNR iššifravimas daug pagelbėjo šiuolaikinėje medicinoje ir žemės ūkyje.
Pastaroji tikrai naudinga atrasta subatominė dalelė buvo neutronas 1932 m. Vėliau atrastas daleles per sunku sukurti. Ir jos per trumpai gyvuoja, kad būtų galima iš jų gauti naudos. Tai paaiškina, kodėl net ir šiuo triumfo momentu dalelių fizika neturi tvirtų pozicijų.
Jau praėjo dienos, kai politikams atominį ginklą suteikę fizikai pasitikėdami savimi žingsniuodavo valdžios koridoriais. Dabar jie yra pinigų kaulytojai pasaulyje, kuriame pinigų kiekis ribotas. Sukonstruoti Didįjį hadronų greitintuvą kainavo apie 10 milijardų JAV dolerių. Jį remia anksčiau buvęs europinio, o dabar pasaulinio lygio konsorciumas.
Vis dėlto tai yra santykinai maža suma, mokama už sužinojimą, kaip viskas veikia, o jokia kita mokslo forma neįsigilina labiau į realybę nei dalelių fizika. Britų mokslininkas eruditas Johnas Burdonas Sandersonas Haldane’as kartą pasakė, kad visata ne tik keistesnė, negu įsivaizduojame, ji keistesnė, negu apskritai galima įsivaizduoti. Tačiau, jeigu bus galimybė, dalelių fizikai pamėgins įminti ir neįsivaizduojamas paslaptis.
