Nobel za bozon Higgsa

Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki podzielą się Brytyjczyk Peter Higgs i Belg Francois Englert. Przyznano ją za teoretyczne odkrycie mechanizmu, który przyczynia się do zrozumienia pochodzenia masy cząstek subatomowych. Częścią tego mechanizmu jest odkryty niedawno bozon Higgsa.

Reklama

Nazwiska noblistów ogłoszono we wtorek w Sztokholmie.

Prace tegorocznych noblistów miały na celu uzupełnienie równań w Modelu Standardowym. Jest to teoria opisująca zachowanie cząstek elementarnych, np. protonów i elektronów. Równania teorii opisują różne własności cząstek, wśród nich: ładunek elektryczny (który sprawia że przyciągają się lub odpychają), ładunek oddziaływań silnych (który przyciąga cząstki na małych dystansach i wiąże kwarki wewnątrz protonów), spin (wewnętrzny moment pędu cząstek) i wiele innych.

Oryginalne równania nie uwzględniały jednak jednej z kluczowych własności cząstek - ich masy. W Modelu Standardowym wszystkie cząstki opisywane były tak, jakby nie miały masy w ogóle. Tymczasem wiadomo z wielu doświadczeń, że cząstki mają masę i że może się ona różnić naprawdę znacząco - elektron jest w przybliżeniu 1800 razy lżejszy od protonu. Nieuwzględnianie masy cząstek w równaniach nie pozwalało więc w pełni opisać zjawisk z udziałem protonów, elektronów i innych cząstek.

Już w latach 60. powstały prace, które proponowały rozwiązanie tego problemu. Kluczowe były dwie z nich - jedna autorstwa Petera Higgsa (Brytyjczyka), a druga Francois Englerta i Roberta Brouta (obaj z Belgii). Proponowali oni, aby w obliczeniach uwzględnić dodatkowe pole, nazwane później polem Higgsa, które wypełnia całą przestrzeń, łącznie z kosmiczną próżnią.

W uproszczeniu można wyobrazić sobie, że niektóre cząstki (w zależności od swoich właściwości) doznają ze strony tego pola większego lub mniejszego oporu. Opór ten powoduje większą lub mniejszą bezwładność, a tym samym sprawia, że niektóre cząstki łatwo jest rozpędzić - są lżejsze, a inne trudno - czyli są cięższe.

Obliczenia wskazywały na to, że w pewnych okolicznościach istnienie tego pola manifestowałoby się poprzez pojawianie się specyficznych cząstek - bozonów Higgsa. To pozytywna okoliczność, bo łatwiej jest zweryfikować teorię o istnieniu nowych, nieznanych dotąd cząstek niż o nowym polu, do którego mierzenia nie mamy żadnej aparatury.

Do odkrywania cząstek można zbudować aparaturę. Ta, która odkryła bozon Higgsa, powstała w 2008 r. Jest to Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), znajdujący się w ośrodku badawczym CERN pod Genewą. Jego wykorzystanie zaowocowało odkryciem - ogłoszonym przez zespół fizyków w 2012 r. - cząstek, których właściwości zgadzają się z przewidywaniami teoretyków - cząstek Higgsa.

Tym samym potwierdziła się słuszność teorii i po prawie 50 latach Englert, Higgs i Brout zasłużyli na Nobla. Robert Brout zmarł jednak w 2011 roku, więc nagrodę, wartą 8 mln koron szwedzkich (ok. 4 mln zł) podzielą między siebie dwaj pozostali.

"Nie było żadnego momentu: Eureka!" - mówił Peter Higgs, opisując okoliczności, w których dokonał odkrycia. Koncepcja jego naukowej teorii przyszła mu do głowy w 1960 roku podczas wycieczki po szkockim Parku Narodowym Cairngorms. Pierwszy tekst, w którym przedstawił jej podstawy, opublikował w piśmie Physics Letters w 1964 roku. W tym samym roku napisał też dłuższą pracę, w której postulował istnienie słynnej cząstki i wyjaśniał działanie całego modelu teoretycznego, dzisiaj nazywanego mechanizmem Higgsa.

Potwierdzenie teorii pola Higgsa wydaje się drobnym elementem badań w fizyce, ale było kluczowe. Sformułowanie Modelu Standardowego było owocem badań trwających dziesięciolecia. Gdyby okazało się, że bozonu Higgsa nie ma, oznaczałoby to, że cały Model Standardowy jest nieprawidłowy i należy go przeformułować. Tymczasem potwierdzenie istnienia bozonu dopełnia teorię i jest dowodem jej prawdziwości.

Komitet Noblowski przypomniał jednak, że nie jest to ostatni element "kosmicznej układanki". "Jednym z powodów jest to, że Model Standardowy traktuje pewne cząstki - neutrina - jako bezmasowe. Podczas gdy niedawne badania wskazują, że w rzeczywistości mają one masę. Inny powód jest taki, że model opisuje jedynie materię widzialną, która stanowi zaledwie jedną piątą materii w kosmosie. Właśnie w celu odkrycia tajemniczej ciemnej materii kontynuowane są poszukiwania nieznanych cząstek w akceleratorze LHC w CERN" - napisał komitet w komunikacie prasowym.

Oficjalne ogłoszenie we wtorek w Sztokholmie laureatów fizycznego Nobla opóźniło się o godzinę. Wynikało to - cytuje na oficjalnym profilu na Twitterze Komitet Noblowski jednego z członków - z "porządnej dyskusji" dotyczącej głosowania ws. laureatów.

"W środowisku naukowców jest rozmaicie. Jedni są zwolennikami danej kandydatury, inni zagorzałymi przeciwnikami - wyjaśnił PAP historyk nauki prof. Jan Piskurewicz. - Może być tak, że trwało płomienne wystąpienie kogoś, kto się nie zgadza z werdyktem. Wtedy takiej osoby wypada wysłuchać do końca. Być może dlatego wszystko uległo opóźnieniu".

Obaj laureaci byli w tym roku niemal pewnymi kandydatami do Nobla. Jako najbardziej prawdopodobnych wskazywał ich ekspert Reutersa, David Pendlebury - który od 2002 r. trafnie wytypował 27 noblistów.

 

«« | « | 1 | » | »»

Zobacz

Dodaj komentarz
Gość
    Nick (wymagany lub )

    Autopromocja

    Reklama

    Reklama

    Reklama