Бозон Хиггса и поиски нове физике: где ide ide наука после velikog otkrića

Četvrti juli će ostati u istoriji fizike kao dan kada svijet saznao o postojanju čestice koja je godine dugo ostala neulovljiva. Bозон Хиггса, pronađen u podacima sa najjačeg akceleratora, postao je triumf teoretske misli. On je potvrdio strukturu mikromira koju su naučnici gradili desetljećima. Međutim, zajedno sa tom pobedom došlo je i do očiscenja: Standardna modela, potvrđena sa nevjerojatnom točnošću, opisuje samo malu dio svemira. To što je izvan nje, ostaje zagadom. I danas, kada zvuk oko «čestice Boga» utihne, fizičari nastavljaju promatrati podatke, nadajući se da će vidjeti prve zvučke onoga što može postati sledeće veliko otkriće.

Što je bозон Хиггса i zašto on nije postavio tačku

Bозон Хиггса je kvant polja koje pročišćava sve prostor. Zaslage ovog polja elementarne čestice dobivaju masu. Bez njega svet bi bio potpuno drugačiji: ne bi bilo atoma, molekula, zvijezda i planeta. Otkriće ove čestice postalo je završni штриh u slici mikromira koju nazivamo Standardnom modelom. Ona objašnjava interakcije svih poznatih čestica, ali pritom ostavlja mnogo pitanja bez odgovora. Zašto u svemiru ima tako malo antivesćestva? Iz čega se sastoji tamna materija koja je nevidljiva, ali osjeća se po gravitaciji? Zašto neutrino, protiv predviđanja, imaju masu? Ova pitanja ne daju mirovanja istraživačima. Zato se bозон Хиггса naziva ne krajem, već početkom novog etapa u fizici. njegove osobine mogu ukazati put do onoga što je sakriven iza granice poznatog.

Sledeći kandidati: porodica Хиггса može biti veća

Jedna od najprirodnijih ideja je da je bозон Хиггса nije jedini predstavnik svog roda. Teoretske modele predviđaju postojanje nekoliko higgsovskih čestica, različitih po masi i drugim osobinama. Prošireni higgsovski sektor može objasniti neke od navedenih anomalija. Na primer, ako dodamo još jedan dublet skalarnih polja, to će omogućiti postojanje teškog ili lakog dodatnog bозона. Fizičari već vide slabe, ali intrigantne nagađaje u podacima koji mogu ukazivati na takve čestice. To bi mogli biti bозони s masama oko 95 ili 150 гигаэлектронвольт. Takođe se razmatraju varijante s pseudoskalarnim bозонima, koji predviđaju teorije vezane za akcione. Ako te čestice zaista postoje, njihovo otkriće će postati moćno potvrđenje da priroda je složena, nego što mislimo.

Tamna materija: glavna zagadа moderne fizike

Najočekivani kandidat za ulogu «sledeće» čestice je ona iz koje se sastoji tamna materija. Znamo da ona čini oko četvrtine mase svemira, ali ne znamo što to za čestice. One ne učestvuju u elektromagnetskim interakcijama, tako da ih ne možemo videti direktno. Međutim, njihovo gravitaciono utičenje je manifestirano u kretanju galakтика. Među hipotetičkim kandidatima posebno se ističu akcione — lakše čestice predložene za rešavanje druge probleme fizike, i neutralino — predviđene teorijom super simetrije. Super simetrija predviđa da svaka poznata čestica ima partnera sa izmenjenim osobinama. I naj lakša od ovih čestica bi mogla biti stabilna i slabo interagujuća, što ju čini idealnim kandidatom za tamnu materiju. Eksperimenti na kolajderima i podzemnim detektorima već provode traženje takvih čestica, ali još uvek bez uspeha. Međutim, fizičari ne gube optimizma: ako tamna materija postoji, ona bi se trebala manifestirati kroz retka događanja, i ranije ili kasnije ih zabeležimo.

Ne samo osnovne, već i sastavne: aдронski zoologija se širi

Pored traženja principijalno novih osnovnih čestica, naučnici nastavljaju otkrivati i sastavne objekte, sastavljene od kvarkova. Ove čestice pomažu dublje razumeti sile koje drže kvarkove unutar protona i neutrona. U poslednjih godina bili su otkriveni novi mezoni i barioni s neobičnim kombinacijama kvarkova. Neki od njih su ispostavljeni da su pobuđenim stanjima već poznatih čestica, drugi — egzotičnim strukturom, poput tetrokvarkova ili pentakvarkova. Svako takvo otkriće širi naše razumovanje kvantne kromodinamike i približava nas do stvaranja veće teorije. Ove čestice, iako i ne predstavljaju «novu osnovnu fiziku», omogućavaju provjeravanje teorija u ekstremnim uslovima i traženje odklonaca od predviđanja.

Novi akceleratori: kako ćemo tražiti sledeću česticu

Da bismo proveli iza granica Standardne modele, trebaju nam veći alati. Sadašnji kolajderi su dostigli energetski granicu, i za nova otkrića je potreban sledeći korak. Naučnici već projektuju kružne akceleratorе novog nivoa, koji će biti nekoliko puta jači od postojećih. Oni će dozvoliti sudar protona s energijom koja je dovoljna za rođenje čestica koje su sada nedostupne. Pored toga, aktivno se razvijaju elektron-pozi toni kolajderi, koji će dati mogućnost proučavanja osobina već poznatih čestica s bezprekidanom točnošću. I u daljoj perspektivi razmatraju se projekti mjuonskih kolajdera — mjuoni, budući da su točne čestice, stvaraju bolja događanja, što može postati ključ do otkrića novih fenomena.

Što nam može doneti sledeće otkriće

Otkriće bilo koje čestice izvan Standardne modele će biti revolucija. Ako bude pronađen dodatan bозон Хиггса, to će potvrditi teorije o veće strukturi vakuma. Ako se otvori čestica tamne materije, mi ćemo konačno razumeti iz čega se sastoji velika većina svemira. Ako se manifestuju super simetrični partneri, to će otvoriti put za ujedinjenje svih sila prirode. Svako od ovih događaja bi promenilo naše razumovanje svemira. Iako još uvek vidimo samo slabe nagađaje u podacima, intenzitet pretraživanja ne smanjuje. Naučnici analiziraju svako događanje, svaki prizor energije, nadajući se da će zabeležiti signal koji ne uklapa u standardna objašnjenja.

Završetак

Bозон Хиггса je bio vrh jedne planine, ali iza nje će se izdignuti ceo hrbat neizvedenog. Danas, fizika elementarnih čestica se nalazi na križištu. ima mnogo teorija, ali još nema eksperimentalnih potvrđenja. Sledeća nova čestica može biti nešto iz onoga što je već predviđeno ili nešto potpuno neočekivano. Naučnici se pripremaju za bilo koje razvoj. Jedno je sigurno: ako nastavimo tražiti, сигурno ćemo naći. Istorija nauke uči da najveća otkrića se događaju tada kada ih se najmanje očekuje. I, možda, sledeća velika čestica već se krije u podacima, očekujući da netko primeti njegov slab, ali veran signal.

Permanent link to this publication: