Το μποζόνιο Χιγκς αναγνωρίζεται θετικά
Πριν από οκτώ μήνες, φυσικοί που εργάζονταν με τον μεγαλύτερο θρυμματιστή ατόμων στον κόσμο—τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων της Ευρώπης (LHC)—προκάλεσαν αίσθηση όταν ανέφεραν ότι ανακάλυψαν ένα σωματίδιο που φαινόταν να είναι το πολυπόθητο μποζόνιο Χιγκς, το τελευταίο κομμάτι που λείπει από τους τυπικό μοντέλο σωματιδίων και δυνάμεων. Σήμερα, αυτοί οι ερευνητές ανέφεραν ότι το σωματίδιο έχει πράγματι τις βασικές προβλεπόμενες ιδιότητες του τυπικού μοντέλου μποζονίου Higgs, κλείνοντας την ταυτοποίηση.
«Σίγουρα μοιάζει με το τυπικό μοντέλο μποζονίου Higgs, στοιχηματίζετε», λέει η Sally Dawson, θεωρητικός στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στο Upton της Νέας Υόρκης, η οποία δεν ασχολήθηκε με τις μετρήσεις.
Είναι ένα μεγάλο βήμα, τουλάχιστον νοηματικά. Από τότε που αναφέρθηκε το νέο σωματίδιο τον περασμένο Ιούλιο, αξιωματούχοι στο σπίτι του LHC -του Ευρωπαϊκού εργαστηρίου σωματιδιακής φυσικής, CERN, κοντά στη Γενεύη της Ελβετίας- φρόντισαν πολύ να περιγράψουν το νέο πράγμα ως "σωματίδιο που μοιάζει με Higgs". Τώρα, ένα δελτίο τύπου του CERN αποκαλεί το σωματίδιο «μποζόνιο Higgs». «Αυτό είναι μεγάλο θέμα για την κοινότητα», λέει ο Dawson.
Για να κάνουν τη θετική ταυτοποίηση, οι ερευνητές δεν βασίστηκαν σε οδοντιατρικά αρχεία, αλλά σε παρατηρήσεις για το πώς το μποζόνιο Higgs διασπάται σε συνδυασμούς άλλων, πιο οικείων σωματιδίων. Τα βασικά χαρακτηριστικά του Higgs περιλαμβάνουν το spin και την ισοτιμία του, μια ιδιότητα συμμετρίας. Μπορούν να προσδιοριστούν εξετάζοντας τις συσχετίσεις στις κατευθύνσεις των σωματιδίων όταν, για παράδειγμα, ένα μποζόνιο Higgs διασπάται σε δύο σωματίδια που ονομάζονται μποζόνια Ζ, καθένα από τα οποία στη συνέχεια διασπάται σε δύο σωματίδια που ονομάζονται μιόνια.
Αν και δεν είναι ακόμη εντελώς πειστικές, οι τρέχουσες μετρήσεις δείχνουν ότι το νέο σωματίδιο δεν έχει σπιν (σε αντίθεση με 1 ή 2 κβαντικές μονάδες του) και θετική ισοτιμία, ανέφεραν οι ερευνητές σήμερα σε μια συνάντηση στο La Thuile της Ιταλίας. Αυτό ακριβώς προβλέπει το τυπικό μοντέλο για το μποζόνιο Higgs. Οι μετρήσεις έγιναν από ομάδες που εργάζονται ανεξάρτητα με δύο ανιχνευτές ογκωδών σωματιδίων που τροφοδοτούνται από τον LHC, οι οποίοι είναι γνωστοί ως ATLAS και CMS. Οι ομάδες ανακάλυψαν ταυτόχρονα το Higgs το περασμένο καλοκαίρι. Έχουν αναλύσει περίπου τα διπλάσια δεδομένα τώρα από ό,τι είχαν αναλύσει τότε.
Κατά ειρωνικό τρόπο, οι περισσότεροι φυσικοί ήλπιζαν περισσότερα από την απλή βανίλια Higgs του τυπικού μοντέλου. «Αυτά ήταν σίγουρα τα συναισθήματά μου», λέει ο Daniel Green, μέλος της συνεργασίας CMS από το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή Fermi στη Batavia του Ιλινόις. «Φυσικά, θέλουμε να ανακαλύψουμε κάτι νέο».
Στην πραγματικότητα, τα νέα αποτελέσματα αυξάνουν την προοπτική ότι το μόνο νέο πράγμα που θα παράγει ο LHC των 5,5 δισεκατομμυρίων δολαρίων θα είναι το τυπικό μοντέλο μποζονίου Higgs, ένα αποτέλεσμα που ορισμένοι φυσικοί έχουν περιγράψει ως το εφιαλτικό τους σενάριο. Οι φυσικοί που συνεργάζονται με τον LHC λένε ότι είναι πολύ νωρίς για να αποκλειστούν περαιτέρω ανακαλύψεις. Ο LHC λαμβάνει δεδομένα μόνο από το 2010 και έχει συλλέξει λιγότερο από το 1% των δεδομένων που ελπίζουν να αποκτήσουν οι ερευνητές μέχρι το 2030. Επιπλέον, ο LHC λειτουργεί με μισή ενέργεια λόγω των ελαττωματικών συνδέσεων μεταξύ των τεράστιων υπεραγώγιμων μαγνητών του. Μόλις έκλεισε για 2 χρόνια επισκευών που θα του επιτρέψουν να λειτουργεί με πλήρη ενέργεια ξεκινώντας το 2015. "Αυτό είναι ένα ταξίδι ανακάλυψης και είμαστε ακόμα στα ρηχά", λέει ο Green.
Μόλις επανέλθει ο LHC, ένα από τα πρώτα πράγματα που θα αναζητήσουν οι ερευνητές είναι άλλα μποζόνια Higgs. Το τυπικό μοντέλο περιλαμβάνει μόνο ένα από αυτά. Αλλά πιο περίπλοκες θεωρίες - όπως μια γνωστή ως υπερσυμμετρία, η οποία θέτει έναν πιο μαζικό εταίρο για κάθε γνωστό σωματίδιο - υποδηλώνει ότι μπορεί να υπάρχουν αρκετές. «Γιατί να υπάρχει μόνο ένας Χιγκς;» λέει ο Dawson. "Γιατί να μην υπάρχουν δύο, τρεις, οτιδήποτε; Δεν υπάρχει λόγος να το αποκλείσουμε." Η Dawson λέει ότι δεν θα είναι διατεθειμένη να εγκαταλείψει την ελπίδα για κάτι νέο έως ότου ο LHC συγκεντρώσει περίπου το ένα δέκατο του συνόλου δεδομένων που στοχεύουν, κάπου γύρω στο 2020.
Μέχρι τότε, οι αξιωματούχοι του CERN σίγουρα θα συνεχίσουν να εκδίδουν δελτία τύπου για «ένα μποζόνιο Χιγκς» — και ελπίζουν ότι κάτι άλλο θα προκύψει πριν αρχίσουν να μιλούν για «το Μποζόνιο Χιγκς."
