Kaj je Higgsov bozon ali “božji delec” in zakaj je pomemben?

Pred kratkim se je v švicarskem CERN-u odvijala konferenca, na kateri je bilo govora o za enkrat še vedno skrivnostnem Higgsovem bozonu. Znanstveniki namreč še vedno niso potrdili ali ovrgli dejstva, da je bil ta skrivnosten delec končno odkrit.

Kaj je Higgsov bozon ali tako imenovani »božji delec«?

Higgsov bozon ali božji delec je domnevni osnovni delec, ki ga napoveduje standardni model fizike delcev. Njegova vloga je precej fundamentalna: Higgsovi bozoni so nosilci Higgsovega polja, za katero se predvideva, da prežema vse vesolje in daje vsem drugim delcem maso. Ker je Higgsovo polje skalarno polje, mora imeti Higgsov bozon spin enak nič. Higgsovih bozonov do zdaj še niso eksperimentalno potrdili. Za razliko od fermionov, ki jih običajno povezujemo z materijo, so bozoni delci, ki običajno prenašajo silo, saj ahko dva ali več bozonov hkrati zasedajo enako kvantno stanje. To pomeni, da lahko bozoni z isto energijo zavzemajo isti prostor, kar pa materialni delci ne morejo. Ta model pojasnjuje zakaj na primer fotoni nimajo mas, medtem ko jo drugi osnovni delci imajo. Obstoj Higgsovega bozona (ki ga imenujejo tudi “božji delec”, čeprav nima nikakršne povezave z bogovi in religijo) je predvidel že škotski fizik Peter Higgs davnega leta 1964. Posledica obstoja Higgsovega bozona je polje, ki prekriva celotno vesolje in daje maso ostalim osnovnim delcem, ki sestavljajo različne atome. Brez tega polja in Higgsovega bozona, bi bili vsi subatomski delci brez mase, obenem pa se ne bi nikoli razvrščali v atome in vesolja, ki ga poznamo danes (tudi nas novinarjev) nikoli ne bi bilo.

Veliki hadronski trkalnik

Teorija napoveduje, da mora imeti Higgsov bozon maso okoli 125 GeV. Do leta 2002 so v pospeševalnikih po svetu prečesali energije do 115 GeV. Čeprav so zaznali nekaj posamičnih dogodkov, ki bi jih lahko pripisali Higgsovemu bozonu, zanj do zdaj še ni trdnih dokazov. Predvidevajo, da bo dokončno lahko potrdil njegov obstoj šele Veliki hadronski trkalnik (LHC), ki ga trenutno preizkušajo v raziskovalnem središču CERN. Za preračunavanje podatkov, ki so nastali pri poskusnem zagonu hadronskega trkalnika, skrbi najmočnejši virtualnihsuperračunalnik doslej, imenovan Worldwide LHC Computing Grid (WLCG). Analiza petnajstih milijonov gigabajtov podatkov na leto je prepuščena več kot sto štiridesetim računalniškim centrom, sto tisočem procesorjev in triintridesetim državam širom sveta. Virtualni superračunalnik WLCG spominja na sistem World Community Grid (WCG) podjetja IBM, ki v katerem sodeluje več kot dvesto šestdeset tisoč ljudi s celega sveta in več kot petsto dvajset tisoč računalnikov.

Bozon z maso 125 GeV

Če se v CERN-skem LHC-ju potrdi obstoj bozona, bodo fiziki bržkone presrečni, saj bo to pomenilo da je tako imenovani “standardni model” fizike o katerem barantajo že leta, povsem pravilen. Če pa se izkaže, da Higgsov bozon ne obstaja, potem bo to še vedno dobro, saj se bo odprl prostor za nove znanstvene teorije in razmišljanja. Čeprav še jasnega odgovora vedno ni, pa iz različnih strani prihajajo namigi, da Higgsov bozon obstaja z maso 125 GeV. Vse skupaj je seveda neuradno, uradno je namreč potrjeno le dejstvo da je bozon potrebno pričakovati pri energiji med 115,5 GeV in 131 GeV. Specialen senzor imenovan ATLAS je namreč domnevno odkril (posredno) bozon z maso 125 GeV, vendar s premajhno statistično verjetnostjo da bi lahko rezultat za zdaj, še pred podrobnejšim zbiranjem podatkov, smatrali za dovolj verodostojen za fizikalne standarde, ki so izjemno visoki. Podobne rezultate je zbral tudi tako imenovani CMS detektor, tako da je zagotovo za pričakovati, da se Higgsov bozon nahaja med omenjenimi vrednostmi, vendar pa še je za enkrat vse povsem ne sigurno. Fiziki ob tem ostajajo precej optimistični, hkrati pa verjamemo, da so na pravi poti do odkritja tega »božjega« delca. Sodeč po izjavah Lise Randall iz Harvardske univerze, je verjetnost da bodo znanstveniki odkrili Higgsov bozon 70%, kar je po njenem mnenju dovolj velika verjetnost, da bi se upala staviti za čokoladico. No glede na to, da se s kombinacijo čokolade in ženske ni za šaliti, ji povsem verjamemo!