Атмосфера у Женеві стала напруженою ще до оголошення. Це було 4 липня 2012 року. Кілька днів науковою спільнотою поширювалися чутки, наче статичні перешкоди. Потім фізики із ЦЕРН нарешті знайшли докази. Вони виявили нові елементарні частки. Принаймні, це виглядає точно як давно шуканий бозон Хіггса.
Фізики роками переслідували цю частинку-примару. До кінця 2011 року вони були дуже близькими до мети, але цифри були неузгодженими. Лише твердження про наявність чітких наукових доказів недостатньо. Наука не працює з урахуванням інтуїції. Вона спирається на принципи, що детермінують. На цей раз дослідники подвоїли обсяг своєї бази даних. Похибка зникла. Імовірність помилки стала статистично незначною.
Чому відсутні частки важливі
Якщо задуматися, всесвіт має бути набагато простіше. Атоми складаються із частинок. Електрони, кварки. Ці компоненти немає власної маси. Без маси вони завжди оберталися б зі швидкістю світла, ніколи не утворювали б атоми, ніколи не формували б зірки і ніколи не створили б нас.
Але вони мають масу. Вони мають вагу. Чому?
На сцену виходить поле Хіггса.
Уявіть, що невидима речовина заповнює весь простір. Це схоже на сучасний ефір. Коли частки проходять крізь нього, вони взаємодіють із цим полем. Чим сильніша взаємодія, тим важча частка. Поле Хіггса уповільнює їх. Воно надає їм маси. Без нього всесвіт, який ми його знаємо, ніколи б не існував.
Частка, пов’язана з цим полем, – це бозон Хіггса.
«Божественна частка» — неправильна назва
Ви, мабуть, уже чули цю назву. Це – поп-культура. Воно було на обкладинці книги “Божественна частка” (God Particle). Це заворожує. Це драматично. Це створило великі проблеми для дослідників.
Це прізвисько не виникло через релігійний фанатизм. Цитата з книги Нобелівської лауреата премії Леона Ледермана. Він любив називати її «часткою пекла» (damn particle). Він був розчарований. Її було дорого шукати і важко довести теоретично. Видавець не оцінив лайки. Тому вони вирізали слово “Damn” (чортова). Цей заголовок привернув увагу ЗМІ. У лабораторії його ігнорували.
Частка названа на честь британського фізика Пітера Хіггса, який передбачив її існування у 1964 році. Математика виявилася правильною. Ця теорія повністю узгоджується з існуючою фізикою. Але як її довести? Це найскладніша частина.
Зіткнення протонів для пошуку сигналів
ЦЕРН не просто чекав, поки Хіггс вийде вперед і представиться. Його треба шукати побічно.
Вони використовували два великі детектори: ATLAS і CMS. Ці машини спостерігають за зіткненнями мільярдів протонів. У цих високоенергетичних зіткненнях енергія перетворюється на матерію. Ця матерія може бути у формі бозона Хіггса.
Що всередині? Бозон Хіггса нестабільний. Він довго не живе. Він майже миттєво розпадається на інші частки, що вимірюваються. Фізики не можуть побачити бозон Хіггса. Їм слід бачити те, що він залишає після себе.
За попередніми даними, його маса становить близько 125–126 ГеВ. Це мільярд електрон-вольт. До речі, маса протона становить близько 0,9 ГеВ. Ця нова частка є найважчим бозоном, колись виявленим.
Це все ще не ідеальний збіг. Роботу ще не завершено. Дані збираються безперервно на підтвердження теорії. Це підтвердження стандартної моделі фізики частинок. Воно пояснює, чому матерія має субстанцію.
Проте, історія не закінчується на прес-релізі. Відчиняються нові двері. Що ще приховано у полях? Що бозон Хіггса розповідає нам про ранній всесвіт? Відповідь на одне запитання породила ще десять. Тишу порожнечі було порушено. Прислухаймося.
