Už sa pripravuje fabrika na výrobu Higgsov

Ak sa skutočne potvrdí objavenie Higgsovho bozónu, vedcom sa otvorí brána do novej, dosiaľ nepozorovanej fyziky, hovorí doc. Dušan Bruncko z Ústavu experimentálnej fyziky SAV v Košiciach.

06.07.2012 12:36
Bozón Foto: ,
Ilustračné foto

Pracujete na detektore ATLAS, ktorý zrejme objavil Higgsov bozón. Čo je vašou úlohou? Naša skupina z Košíc sa členom ATLAS experimentu stala od jeho založenia v roku 1994. V prvej fáze experimentu, keď sa navrhoval a pripravoval, sme sa koncentrovali na jeden špeciálny typ detektora s označením HEC. Našou hlavnou úlohou bol návrh, realizácia, testy prevádzky detektora HEC a dnes je to aj kontrola s ňou spojená. Ide o tzv. elektronickú kalibráciu, čo zjednodušene znamená, že kontrolujeme, či sú namerané údaje v poriadku. HEC je unikátny detektor, ktorý na svete nemá obdobu. Má unikátnu elektroniku, ktorá pracuje v podmienkach kvapalného argónu. Dôkazom vysokého hodnotenia našej práce je fakt, že Pavol Stríženec je už tretie obdobie jedným z troch koordinátorov, ktorí sú zodpovední za bezporuchový chod celej ATLAS kalorimetrie. V súčasnosti sa okrem toho venujeme aj fyzikálnej analýze nameraných údajov.

Koľko slovenských vedcov pracovalo na hľadaní Higgsovho bozónu? Ani jedna z dvoch slovenských skupín neparticipuje v skupine hľadajúcej Higgsov bozón. Priamo na hľadaní Higgsovho bozónu v našom ústave pracoval Roman Lysák, ktorý analyzoval dáta z experimentu CDF umiestnenom na americkom urýchľovači Tevatron. Výsledky analýzy vedenie CDF prezentovalo tento týždeň v pondelok a konštatovalo, že analýza vykazuje náznaky existencie tejto častice.

Pátranie po bozóne trvalo roky. V čom je výskum taký náročný? Dôvodov, prečo sme sa od šesťdesiatych rokov minulého storočia k nejakému prvému experimentálnemu výsledku dopracovali až teraz, je veľa. Napríklad štandardný model nehovorí, kde by sme mali hmotnosť Higgsovej častice očakávať, takže sa skúmal široký energetický interval, v ktorom by sa táto častica mohla nachádzať. Na tento účel je nutná existencia zariadenia – urýchľovača, ktoré by umožnilo analýzu zrážok častíc pri rôznych, aj veľmi vysokých energiách. Napríklad spomenutý Tevatron sa dokázal dostať na energiu 2 teraelektrón­voltov, LHC v CERN už aj na 8 teraelektrón­voltov. Ďalším problémom je, že Higgs vzniká na veľmi vysokom pozadí, ktoré je pre jeho analýzu nepriateľom číslo jeden. Zjednodušene povedané, pri jeho vzniku sa rodí enormne veľa iných častíc, ktoré komplikujú jeho selekciu.

Nájdená častica ale údajne nemusí byť Higgsov bozón. Čo by to potom mohlo byť? Štandardný model predpokladá jedného Higgsa, ale už jeho tzv. minimálne rozšírenie ich predpokladá päť. Ďalšie modifikácie štandardného modelu (a tých je viac ako 30-tisíc) ich predpokladajú s rôznym počtom. Nateraz, nemajúc dostatočne veľkú vzorku údajov, sa skutočne nedá povedať, či pozorovaná nová častica je, alebo nie je Higgsov bozón predpovedaný štandardným modelom.

Riaditeľ CERN-u Rolf Dieter-Heuer včera uviedol, že sa otvára nová epocha fyziky. Viete, čo tým mal na mysli? Fyzika elementárnych častíc vlastne už štyridsať rokov stagnuje. Štandardný model, dnešný model mikrosveta je síce výborný a dosiaľ nie je nijaký signál, že by neplatil, ale má napríklad 17 voľných parametrov. Štandardný model neodpovedá na mnoho otázok – prečo máme tri generácie kvarkov a tri generácie leptónov, prečo vidíme len štyri sily a podobne. Existencia Higgsa povedie v prvom rade k štúdiu jeho vlastností, pre fyzikálnu analýzu sa otvorí tzv. Higgsov sektor, kde sa budú detailne analyzovať rôzne prejavy jeho produkcie a jeho interakcie s ostatnými časticami. Ak sa potvrdí, že ide skutočne o Higgsa predpovedaného štandardným modelom, bude to skutočne veľký krok – bude to vstupná brána do novej, nateraz nami nepozorovanej fyziky.

Kedy by sme sa mohli dočkať potvrdenia, že skutočne bol nájdený Higgsov bozón? Mnohí očakávajú, že to bude buď koncom tohto roka, alebo v polovici roka nasledujúceho, keď bude spracovaná celková štatistika za roky 2011 a 2012.

Na čo sa teraz vedci v CERN sústredia? Na to, čo dosiaľ. Už som spomínal, že analýza protón-protónových zrážok má veľmi veľa zaujímavých aspektov, ktoré si doslova žiadajú verifikáciu. Spomínal som otvorenie Higgsovho sektora, detailnú analýzu vlastností Higgsa a podobne. Tu sa zrejme skoncentruje značná vedecko-výskumná kapacita všetkých účastníkov experimentu. Je možné, že uvidíme aj niečo, čo neočakávame. No to ukáže až čas.

Údajne už existujú plány na výstavbu nového urýchľovača. Tentoraz nie kruhového, ale lineárneho. Na čo je potrebný, respektíve prečo LHC nestačí? Áno, je to pravda. V LHC sa zrážajú dva proti sebe letiace protóny. Protón má však veľmi komplikovanú štruktúru, skladá sa z kvarkov, antikvarkov a gluónov. My ich charakteristiky poznáme len na pravdepodobnostnej úrovni, preto nie sme schopní vydeliť daný konkrétny kvark v protóne s konkrétnymi charakteristikami – napr. hybnosťou alebo elektrickým nábojom. To limituje presnosť získaných výsledkov. Toto obmedzenie v prípade zrážok elektrónov s pozitrónmi nie je. LHC je však pre navrhovaný lineárny urýchľovač veľmi dôležitý, pretože umožní „nastaviť“ technické parametre tohto urýchľovača tak, aby zrážky elektrónov a pozitrónov boli optimalizované na produkciu Higgsovej častice. Navrhovaný lineárny urýchľovač bude ,,fabrikou na výrobu Higgsov".

Čítajte Pravdu bez reklamy

Svižnejší web a články bez rušenia. Žiadne reklamy iba za 1,50 € mesačne.

Pravda bez reklamy
debata chyba