KUDA IDU BOŽJE ČESTICE?

(Aktuelno) Šest godina nakon što je u CERN-u otkriven – Higsov bozon – čestica sa nezgodnim nadimkom Božja, koja je zaslužna za postojanje mase, ali i nekoliko Nobelovih nagrada za fiziku, i dalje skriva razne masivne tajne. Jedna od takvih tajni, ili je to barem bila do sada, jeste u šta se Higsov bozon „pretvara“ tokom većeg dela svog vremena.

Kako saopštavaju iz Evropske organizacije za nuklearnu energiju – što je ime koje se krije iza akronima CERN – sada je konačno uočen glavni kanal, odnosno način na koji se Higsov bozon raspada na fundamentalne čestice koje su poznate kao botom kvarkovi.

Kako je rečeno, otkriće je „u skladu sa hipotezom da sve-prožimajuće kvantno polje Higsovog bozona daje masu i botom kvarku“. Ovo otkriće su na zapaženoj konferenciji u CERN-u, u utorak, 28. avgusta, predstavile dve CERN kolaboracije, ATLAS i CMS, a vest je potom preneta širom sveta.

Ove dve, inače najveće međunarodne istraživačke grupe, skrivene iza čudnih akronima, za svoja istraživanja zajedno sa drugim manjim grupama koriste CERN-ov akcelerator – Veliki sudarač hadrona (LHC). Ova superprovodna mašina predstavlja najmoćniji ubrzivač čestica na planeti, a nalazi se u tunelu dugom 27 kilometara, 100 metara ispod Ženeve, gde je, na granici Francuske i Švajcarske, smešteno sedište CERN-a.

Fotografija prikazuje jedan od uobičajenih prizora iz CERN-a, koji je tokom Photowalk akcije snimio gostujući fotograf. Na LHC-u je, inače, Higsov bozon otkriven 2012. godine kad su do njega došla upravo ista dva tima – ATLAS i CMS. Svoje nove rezultate o Božjoj čestici oni su sada predali vodećim naučnim časopisima, a naše medije je najviše zaiteresovalo što su među učesnicima u ovom otkriću bili i istraživači iz Srbije.

„Dva tima srpskih istraživača koji čine fizičari iz Instituta za fiziku (ATLAS) i fizičari, inženjeri i specijalisti iz INN VINČA i Fizičkog fakulteta (CMS), aktivno učestvuju sa svojim kolegama u istraživanjima u okviru ova dva međunarodna eksperimenta, a svojim dosadašnjim radom dali su takođe odgovarajući doprinos ovom otkriću“, kaže dr Petar Adžić, predsednik Komisije Republike Srbije za saradnju sa CERN-om.

Higsovo polje prožima čitav svemir, a kad fizičari ulove česticu tog polja, odnosno Higsov bozon, ispostavlja se da se on raspada, spreže sa drugim česticama i radi razne druge čudne stvari, kako to već čine čestice. I to se događa na različite načine.

Prema Standardnom modelu fizike elementarnih čestica, Higsov bozon se čak 60% vremena raspada upravo na par botom kvarkova. Ovi kvarkovi su drugi po masi među šest vrsta, odnosno aroma kvarkova koje, mada imaju duhovita imena (up, daun, šarm, strejndž, top, botom), grade svu poznatu materiju.

Provera pretpostavke da se Higs raspada na dva botom kvarka je od ključnog značaja za modernu fiziku jer rezultati mogu ili da sasvim uzdrmaju sadašnje teorije i ukažu na novu fiziku ili da potvrde Standardni model, koji je zasnovan na ideji da Higsovo polje „daje“ masu kvarkovima i drugim elementarnim česticama.

Međutim, uočavanje ovog standardnog kanala na koji se Higsov bozon raspada uopšte nije lako, kao što se pokazalo tokom šest godina istraživanja nakon otkrića Higsa. Razlog za takve poteškoće je tehnički – Higsovi bozoni koji će se raspasti na botom kvarkove nastaju pri snažnim sudarima ubrzanih snopova protona u akceleratoru, ali pri ovim sudarima dešava se i mnogo drugih događaja i ima mnogo drugih načina na koji mogu nastati botom kvarkovi.

Kako bi se izdvojio željeni signal, kolaboracije ATLAS i CMS su ukrštale podatke iz prve i druge faze rada akceleratora LHC, što je uključivalo sudare pri energijama od 7, 8 i 13 teraelektron-volti (TeV). Nakon toga je primenjena izuzetno složena statistička analiza, korišćene su i metode mašinskog učenja, da bi na kraju oba tima izmerila brzinu raspada Higsa sa velikim statističkim nivoom poverenja (većim od „5 sigma“).

„Ovo značajno otkriće kojim se potvrđuje predviđanje interakcije Higs bozona sa b kvarkom predstavlja izuzetno dostinuće i još jedan važan korak u razumevanju ponašanja Higs bozona na osnovu predviđanja Standardnog modela, vladajuće teorije u svetu elementarnih čestica”, objašnjava dr Adžić.

S.B.*

—–

Foto: Andrew Hara/LINAC4 Photowalk/CERN

*Prema saopštenju CERN-a od 28. avgusta 2018.