Наука: Шта нам је открила „божанска честица", објашњавају српски научници

Једноставан одговор на питање чиме се баве научници у Европској организацији за нуклеарно истраживање (ЦЕРН) у Швајцарској био би - откривају како универзум функционише.

Једно од најзначајнијих таквих открића овог века стигло је 2012, када је директор ЦЕРН-а Ролф Хојер саопштио је да су научници успели да докажу постојање Хигсовог бозона, такозване „божанске честице", на основу постулата који су осмислили физичари Роберт Броут, Франсоа Енглер и Питер Хигс.

У открићу честице - која се назива се „божанском" јер без ње не би било материје, а честице не би могле да се држе заједно - учествовали су и научници из Србије.

„Проналазак Хигсовог бозона било је тражење игле у пласту сена.

„Ако се испостави да ово није само једна честица, већ прозор у неке несагледане димензије стварности, онда ће ово откриће бити заиста велико", каже Иванка Божовић-Јелисавчић, научна саветница у Институту за нуклеарне науке „Винча" која је учествовала у овом пројекту ЦЕРН-а.

Енглер и Хигс су 2013. године добили Нобелову награду за физику „за теоријско откриће механизма који доприноси схватању порекла масе делова атома", пише на званичном сајту Нобелове награде.

Како објаснити Хигсов бозон?

Све око нас састављено је од атома, који су толико мали да не можемо да их видимо ни под микроскопом.

Научници су потом открили да се атоми састоје од још мањих честица - неутрона, протона и електрона.

А онда су закључили да се и те честице састоје од још мањих - кваркова и Хигсовог бозона.

Честицу која има карактеристике Хигсовог бозона открили су научници у ЦЕРН недалеко од Женеве који су радили на експериментима Атлас и ЦМС, објавила је ова организација 4. јула 2012. године.

Да бисмо видели од чега се нешто састоји, морамо га раставити, али протони су толико ситни да немамо довољно мали алат да то урадимо.

Тако су научници дошли на идеју да направе тунел у коме ће се два протона сударити и растурити на саставне делове.

Експерименти Атлас и ЦМС су управо тако изгледали - у питању су детектори вишеструке намене који су потврдили постојање „божанске честице", а тешки су неколико хиљада тона и величине су вишеспратница, истиче Иванка Божовић-Јелисавчић.

„Садрже велике камере које уз помоћ софтвера детектују и реконструишу догађаје унутар Великог хадронског сударача (ЛХЦ) у којем се сударају протони", додаје.

Помоћу ове технологије постулати које су поставили Хигс, Енглер и Броут добили су научну потврду.

Они су шездесетих година прошлог века осмисли механизам по којем најситнији делови атома проласком кроз посебно поље добијају масу.

Свако поље има честицу повезану са њим, а честица повезана са Хигсовим пољем је Хигсов бозон, наводи се на сајту ЦЕРН-а.

Та честица тешка је 125 гигаелектронволти, што је 133 пута више од масе протона који се налазе у језгру сваког атома.

Како функционише и због чега је важан?

Када не би било Хигсовог поља, за које се сматра да је настало убрзо после Великог праска пре 13,7 милијарди година, честице не би имале масу и наш универзум би изгледао другачије, кажу из ЦЕРН-а.

Иванка Божовић-Јелисавчић објашњава да овај скалар обезбеђује масу честицама у интеракцији са Хигсовим пољем и сматра да је немогуће одговорити на питање како би изгледао универзум без Хигсовог бозона.

Она је сликовито покушала да нам објасни како изгледа пролазак шестица кроз поље и интеракција са Хигсовим бозоном.

Када анонимна особа прође кроз салу пуну људи, она ће релативно лако и брзо проћи, а ако председник или премијер неке земље покуша да уради исто - сви ће га зауставити и релативно тешко ће се кретати, каже она.

По истом принципу кроз Хигсово поље пролазе лаке и тешке честице.

„Замислимо да је сала Хигсово поље и присутни у сали Хигсови бозони.

„Анонимна особа би представљала фотон или неку другу лаку честицу коју бозони игноришу, док би позната личност била врло тешка честица, била би примећена од бозона и постала би још тежа услед инерције са њима током проласка кроз поље", објашњава ова научница.

Како је изгледало истраживање?

Крајем деведесетих година прошлог века направљени су први кораци у дизајнирању технологије која је коришћена за ово истраживање, каже за ББЦ на српском Владимир Рековић, српски физичар који у ЦЕРН-у ради од 2007. године.

Судари протона у Великом хадронском акцелератору (убрзавачу честица), дугачком 27 километара, којима настају Хигсови бозони почели су 2009. године.

Божовић-Јелисавчић предводила је тим научника из Института „Винча" који је учествовао у АТЛАС колаборацији, док је Владимир Рековић био део екипе стручњака који су радили на ЦМС експерименту.

Укупно 15 српских научника учествовало је у пројекту, изјавио је директор ЦЕРН-а Ролф Хојер приликом посете Србији у марту 2012. године.

Рековић каже да је вероватноћа да технологија детектује Хигсов бозон при судару протона један према милијарду, стога је било потребно радити годинама како би се прикупило довољно података за потврду Хигсових постулата.

„Двофотонска радна група на ЦМС експерименту је још у децембру 2011. године дошла до резултата који су сугерисали постојање Хигсовог бозона помоћу метода анализе који смо осмислили.

„Нисмо изашли у јавност са тим подацима, одлучили смо да дамо шансу колегама из гругих радних група са ЦМС и АТЛАС експеримената да и они својим анализама потврде те резултате и да на крају заједно изађемо са обавештењем", објашњава овај физичар.

Када су обрађени подаци прикупљени из осталих експеримената у пролеће и лето 2012. године, више није било сумње - Хигсов бозон заиста постоји.

Владимир Рековић каже да је тренутак коначне потврде и објављивања резултата „нешто неупоредиво са било чиме што је претходно искусио у каријери".

„Некада научници проведу читав живот како би искључили неку могућност, а ми смо имали среће да наш рад доведе до открића", поручује он.

Шта ово откриће значи за научнике?

Стручњаци сматрају да су овим проналаском само загребали по површини и да је много посла пред њима.

Ролф Хојер, директор у ЦЕРН, рекао је приликом објављивања резултата истраживања да је ово „историјско достигнуће", али да су научници тек на почетку.

Није било довољно открити га, потребно је и разумети због чега он има својства које сматрамо да има, јер и даље врло мало знамо о томе, каже Иванка Божовић-Јелисавчић.

Тим српских научника у Винчи због тога ради на будућим пројектима који би требало да адресирају отворена питања везана за Хигсов бозон, додаје.

Откриће „божанске честице" показује да треба да имамо слуха за пројекте који не делују тренутно примењиви и исплативи, јер на тај начин као цивилизација све више разумемо где смо, каже Божовић-Јелисавчић.

Рековић сматра да је ово откриће значајно, али није изненађујуће и у научним круговима се очекивало да ће до тога у једном тренутку доћи.

„Да нисмо открили Хигсов бозон то би такође било епохално, јер би то онда изискивало да потражимо ново објашњење за то како честице добијају масу", тврди овај физичар.

Следећи корак - Хигсове фабрике

Пажња научника сада је усмерена ка прикупљању више информација о Хигсовом бозону и начинима за употребу тих сазнања.

„Да бисте прецизно могли да мерите карактеристике неке честице, неопходно је да произведете велики број тих честица", каже Владимир Рековић.

Планирано је да се овај процес одвија у Хигсовим фабрикама.

ЦЕРН је 19. јуна 2020. године усвојио допуну Европске стратегије за честичну физику којом се предвиђа развијање напредних акцелератора, детектора и софтверских решења за изградњу модернијих сударача који би требало да омогуће масовнију производњу Хигсових бозона.

„Сада када мање или више знамо карактеристике Хигсовог бозона, можемо лакше да дизајнирамо акцелераторе који би максимизирали учесталост стварања ове честице", објашњава Рековић.

У плану је изградња четири нова акцелератора и то су Међународни линеарни сударач (ИЛЦ) у Јапану, Циркуларни електронско-позитронски сударач (ЦЕПЦ) у Кини, као и Компактни линеарни сударач (ЦЛИЦ) и Будући циркуларни сударач (ФЦЦ) у ЦЕРН-у, наводи се у тексту објављеном на специјализованом сајту ЦЕРН Куријер.

Различити акцелератори користили би се за сударање различитих честица у више фаза - прва истраживања планирана су на сударачу који се гради у Јапану, затим на оном у Кини, да би се последње фазе одвијале у 100 километара дугом тунелу који из ЦЕРН-а планирају да изграде на територији Швајцарске и Француске, каже Рековић.

Српски научник напомиње да ови пројекти захтевају огромне количине материјалних средстава, али и велики број научника, па је међународна сарадња у овом случају неопходна и неизбежна.

„Сви ови планови не би имали смисла да није било открића Хигсовог бозона", закључује он.

Пратите нас на Фејсбуку и Твитеру. Ако имате предлог теме за нас, јавите се на [email protected]