FIZIKA
Pripremio: Stanko Stojiljković
CERN
„Božija čestica” pod (ne)sumnjom
Istraživači iz Danske, Belgije i Velike Britanije u skorašnjem naučnom članku ukazali su na nepotpunost nalaza koja se najviše očituje u malom broju dokaza. Osporavaoci se pozivaju na čuvenog američkog fizičara i matematičara Leonarda Saskinda, čija pretpostavka predviđa svojevrsni „zoovrt osnovnih čestica” - više kvarkova i higsovih čestica koje bi valjalo uloviti.
 |
Piter Higs (Foto CERN) |
Hoće li naposletku za sve okriviti srpske pravopisce? Decenijma su progonili nevidljivu mrvicu materije koja se u novinarskim pisanijama čas pojavljuje u ženskom, čas u muškom obličju. „Božija čestica” ili Higsov bozon. Prvom nazivu kumovao je Lion Lederman, drugom su fizičari pridodali prezime Pitera Higsa koji je pre svih ukazao na njeno(njegovo) postojanje. Šalu na stranu, sumnjivi(a) begunac(a) nakon prvog ukazanja ponovo je stavljen pod sumnju.
Za nazapretanijom nadzemaljskom tajnom naučnici tragaju duboko pod zemljom. Pod okriljem Evropskog saveta za nuklearna (u ovom slučaju pridev se doslovce odnosi na atomsko jezgro) istraživanja ( CERN ) izgrađena je, na razmeđi Švajcarske i Francuske, najsloženija naučno-tehnološka skalamerija koju je ikada smislio ljudski um. Ogromnu i savršenu klopku - Veliki hadronski sudarač ( Large Hadron Collider , LHC ) - naučnici su smestili u kružnom tunelu, dugačkom 27 k m .
U najčudovišnijoj, najmoćnijoj i najskupljoj mašini sudaraju se dva mlaza protona (delići atomskog jezgra), od kojih svaki dostiže 99 odsto svetlosne brzine (gotovo 300.000 k m/sec ), a potom se proučavaju otisci u nadi da će se stići do poslednjeg, krajnjeg i nedeljivog, od kojeg je sve satkano, do a-tomosa kako ga je pre dve i po hiljade godina nazvao Demokrit iz Abdere.
 |
Graficki prikaz sudara mlazeva protona |
Kada se dostigne neophodna brzina sudaranja dva mlaza, nasta je nova čestica jer se energija i materija - prema slavnoj jednačini Alberta Ajnštajna ( E = mc 2) - pre obraćaju jedna u drugu . Takav poduhvat je veoma zapetljan i zahtevan kao kada biste ispalili iglice s jedne i druge obale Atlantskog okeana da jedna drugu pogode na sredokraći pučine, a da su prethodno pomenutim prstenom projurile 5.000 puta u sekundi !
Brže, bolje, više
U grubim crtama , „Veliki hadronski sudarač” sastavljen je od savr š eno kru ž nog prstena s dve cevi pod zemljom , u kojima se ubrzavaju obilne „ reke protona ” u suprotnim smerovima , a u č etiri detektora se posmatraju ishodi strahotnog sučeljavanja. Snažni magneti, postavljeni sa strane, savijajaju mlazev e čestica da op struja vaju kružnim tokom ( k ao na svakom gradskom trgu).
Svaki proton dostiže maltene svetlosnu brzinu , a u tački „ bliskog susreta” temperatura doseže deset hiljada milijardi Celzijusovih stepeni i više. Stoga se magneti neprekidno hlade tečnim helijumom , i to je najhladnije mesto u znanom kosmosu.
Očekivalo se u nekoliko navrata da je napokon upala u najsavršeniju stupicu blizu energije, kako se to stručno kaže, od 125 gigaelektronvolti, što je čini stotinama puta težom od protona! Stoga je na sva zvona 12. jula 2012. razglašeno da je prvi put uoočen trag dugotraženog delića materije, koji svim česticama daruje masu, i to u pretpostavljenom energetskom opsegu. Već sledeće godine kraljičin vitez Piter Higs brže-bolje ovenčan je nobelovskom kolajnom.
I Srbi umešani
Poznato je da Srbija ima dva istraživačka tima uključena u oba eksperimenta: iz Instituta za fiziku (ATLAS ) „Vinče” i s Fizičkog fakulteta ( CMS ). Dvojica naših istraživača, dr Vladimir Reković i dr Predrag Milenović učestvovali su u finalnoj analizi i tako značajno doprineli rezultatu koji bi mogao da obeleži 21. vek u fizici |
U međuvremenu su se pojavile sporadične sumnje u otkriće „Božije čestice” jer nisu postignute dovoljne brzine snopova koji se sudaraju. Čuveno načelo za akcelaratore glasi: brže je bolje. Zašto? Zato što se na većim brzinama (energijama) odigravaju razorniji sudari koji omogućuju da se dublje zaviri u ustrojstvo materije. Da li je u dosadašnjim pokušajima u CERN-u pribavljeno dovoljno dokaza za postojanje Higsovog bozona?
Istraživači iz Danske, Belgije i Velike Britanije, predvođeni dr Madsom Toudalom Frandsenom, u skorašnjem naučnom članku ukazali su na nepotpunost nalaza koja se najviše očituje u malom broju dokaza. Drugim rečima, Higsov bozon ne može bizi „Božija čestica”, kako se u naslovu svoje istoimene knjige našalio nobelovac Lion Lederman, već kvark u čijem su sastavu manje osnovne čestice i drugačija sila koja ih drži na okupu.
 Opšteprihvaćena teorija Standardni model koja opisuje i i najveće i na j manje (svekoliki kosmos i nevidljivo carstvo), prema tome, nije potkrepljena jer otkriće Higsovog bozona nije stopostotno neupitno. Prošle godine su ugrađeni osetljiviji merači (senzori) u otkrivače (detektori) Velikog hadronskog sudarača koji bi trebalo da pribave pouzdane podatke za opovrgavanje svih osporavanja.
Uobičajeno je u prirodnim naukama, osobito u fizici, da se ogledi ponavljaju više puta i na više različitih mesta, što se u ovom slučaju nije dogodilo. Objašnjenje je jednostavno: nijedan drugo postrojenje, osim Velikog hadronskog sudarača, nije u stanju da dosegne energetsku snagu dostignutu prilikom opažanja Higsovog bozona.
Sumnjičavi osporavaoci se pozivaju na čuvenog američkog fizičara i matematičara Leonarda Saskinda, čija pretpostavka neobičnog imena „Tehnikolor” (po ugledu na pojam iz filmske industrije) predviđa svojevrsni „zoovrt osnovnih čestica” - više kvarkova (najsitniji do sada poznati sastavni delići protona) i higsovih čestica koje bi valjalo uloviti u postojećoj CERN-ovoj mašini ili u nekoj budućoj. Drugim rečima, i jedne i druge sačinjene su od sićušnijih ciglica! U tom slučaju protoni bi se morali razbijati moćnijom energijom od sadašnje - od 8 do 13 teraelektronvolti (bilion elektronvolti).
S preovlađujućim opisom „Božije čestice” nisu saglasni ni nobelovci Gerardus `t Hoft i Martinus Veltman, ni drugi poznati fizičari.
Nedostajuća karika
Pet desetleća traje potraga za „nedostajućom karikom” u zamišljenoj tapiseriji svekolikog kosmosa, nazvanom Higsov bozon, koja je izvorište mase za sve ostale koje se nazivaju osnovne ili elementarne. Bolje reći: to je Hig s ovo polje koje pomenuta subatomska čestica s a svoj i m posestrimama tvori. Ukoliko je, naravno, takva naučna pretpostavka tačna. I to je glavni razlog, uz još nekoliko, tolike zaokupljenosti fizičara „Božijom česticom”. Verski se, svakako, ne pominju.
 |
Leonard Saskind (
Foto Stenford) |
Vaskoliki kosmički vakuum, po svemu sudeći, prožima polje pod čijim dejstvom sve čestice dobijaju masu. Ali kakvu? Masu mirovanja kakvu, upravo, daje Higsovo polje. Iz toga proističe da masa nije unutrašnje svojstvo samih čestica, ona je plod međudelovanja čestice i okoline. Svagda i svugde.
Ali Higsovo polje ne deluje podjednako na sve čestice: za jedne je kao voda, zato lakše prolaze; za druge je kao ulje, stoga se tromo probijaju; za treće, kao što su fotoni i možda n e utrina, postaje nevidljivo. Zamisao da takva čestica uopšte postoji potekla je iz uma Pitera Higsa, a naziva se još „skrivena simetrija”.
Prema Standardnom modelu, najviše prigrljenoj slici svekolikog beskraja, ispoljavanje sile u odnosima tri porodice osnovnih (gradivnih) čestica, koje se nazivaju fermionima, podrazumeva postojanje odgovarajućeg fizičkog polja. Č estice podvrgnute interakciji razmenjuju osnovni kvant ( bozon ) tog polja , na sličan na č in kao š to dva naelektrisanja razmenjuju foton kao osnovni kvant elektromagnetskog polja .
Uočavanjem Higs ovog bozona zaokružila bi se postojeća slika mikrosveta i potvrdilo važenje Standardnog modela, koji uči da to povlači i postojanje Higs ovog polja, što je matematički potkrepljeno. Preostalo je da se to u eksperimentima potvrdi. U dve godine koje su prethodile objavi otkrića nakupilo se dovoljno podataka koji su, pretpostavlja se, ukazivali da su uporni hajkači nadomak cilja. Iz dva ogromna detektora - CMS i „Atlas” (ima ih ukupno četiri), u naučne časopise i javna glasila pristizale su najave da je na pomolu veliko dostignuće. (Matematički proračuni na temelju poznatih činjenica i teorijskih predviđanja ukazuju da verovatnoća da u jednom sudaru nastane „Božja čestica” iznosi jedan prema deset milijardi milijardi)!
Pređašnji podaci na CMS-u, pozivajući se na opšteprihvaćenu teoriju Standardni model, isključivali su postojanje Higsovog bozona u razmaku od 110 do 121,5 i od 127 do 600 milijardi elektronvolti (giga), i to s visokom verovatnoćom od 95 odsto. Još 2000. godine potvrđeno je, takođe u CERN-u, da se on pojavljuje na nižim energijama (mase).
Zabeležen je, stručnim jezikom kazano, povećan broj događaja koji odgovaraju masi od približno 125 gigaelektronvolti, a ti znaci smatraju se posledicom raspada neke neregistrovane čestice. (U fizici čestica uobičajeno je da se energija i masa često međusobno zamenjuju, otuda je elektronvolt i jedinica mase).
Stanko Stojiljković
Srećni nevernik
Ko je koga proslavio: nevernik „Božiju česticu” ili „Božija čestica” nevernika?
Kao što se očekivalo, najveću zaslugu za otkriće neuhvatljivog bozona pripisali su Piteru Higsu, vremešnom fizičaru (85) iz Edinburga kome je 2013. dodeljena Nobelova nagrada za fiziku. Ni slavniji Stiven Hoking, blistavi um krhkog zdravlja (oduzet od rane mladosti), nije verovao da će dugo proganjanoj čestici istraživači ikada ući u trag. Opkladio se u sto dolara da neće; nije mu prvina da izgubi.
Pomenuta naučna potera, najveća, najduža i najskuplja do sada, delom podseća na uzbudljivo štivo Dena Brauna „Demoni i anđeli”: umesto u podrumima Vatikana, odigrala se u podzemnim tunelima nadomak Ženeve.
Kao što je poznato, živimo u svetu sačinjenom od čestica (i sami smo tako sazdani) koje je još nobelovac Pol Dirak pojednostavljeno podelio na fermione i bozone. Prve su imenovane po nobelovcu Enriku Fermiju, potonje po zagonetnom indijskom učenjaku Satjendri Natu Bozeu.
Higsov bozon, poslednja „gradivna ciglica” u zamišljenoj naučnoj slagalici (prema opšteprihvaćenoj teoriji Standardni model), gotovo pet decenija zaokuplja znatiželju naučnika. Sićušna subatomska čestica, kako se pretpostavlja, izvorište je mase za sve ostale, zahvaljujući čijem nedokučivom delovanju nastaje polje koje prožima svekoliki vakuum protežući se u svaki kutak beskrajnog kosmičkog tkanja.
Za sada nije sasvim jasno kakav to mehanizam u prirodi česticama dodeljuje masu, iako veoma složeni matematički proračuni takvu pretpostavku potkrepljuju.
A ko je neverujući naučnik po kome je bozon prozvan?
Piter Higs, univerzitetski profesor u penziji, rođen 29. maja 1929. u Njukaslu, pročuo se šezdesetih godina prošlog veka predlažući novo rešenje za tzv. krizu mase. Ali valjalo je u mukotrpnim ogledima dokazati da, uopšte, postoji tražena čestica, kojoj je nobelovac Lion Lederman već na koricama svoje knjige prišio pridev - božja.
Podsmevanje? Možda, ali pre toga pročitajte izjavu Alberta Ajnštajna: „Želim da znam kako je Bog stvorio ovaj svet... ostalo su detalji”.
Kao sedamnaestogodišnjak, naš junak se zaputio u London gde je na uglednom Kraljevskom koledžu diplomirao, magistrirao i doktorirao teorijsku fiziku Potom je predavao na nekoliko poznatih sveučilišta. Godine 1964. objavio je prekretnički članak u kojem je nagovestio postojanje Higsovog bozona.
Za člana Kraljevskog društva (Britanska akademija nauka) izabran je 1983, a kasnije ovenčan nekolikim prestižnim priznanjima (Dirakova, Volfova, Sakurina i druge medalje). |
Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"
|
