Vědci zřejmě našli chybějící článek v teorii o vzniku vesmíru. Božskou částici neboli Higgsův boson

Vědci z CERNu jsou možná u objevu století.

Vědci zřejmě našli chybějící článek v teorii o vzniku vesmíru. Božskou částici neboli Higgsův boson

Vědci z Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) objevili novou subatomární částici, která by mohla být Higgsovým bosonem. Pokud se to prokáže, půjde podle mnohých o jeden z objevů století. Higgsův boson, po němž vědci pátrají desítky let, je totiž jedním ze základních stavebních kamenů současné fyziky, protože by měl vysvětlovat, jak ostatní částice získaly hmotnost. Tisková zpráva CERNu zde.

Co je to Higgsův boson?

Higgsův boson je posledním chybějícím článkem v takzvaném základním modelu částicové fyziky, který popisuje základní stavební kameny vesmíru. Ostatních 11 částic, které model předpokládá, již bylo nalezeno. Objev Higgsova bosonu by tak potvrdil platnost celého modelu. Pokud by nebyl nalezen, museli by vědci přehodnotit současné teorie o vzniku vesmíru. 

Vědci jsou přesvědčeni, že v první bilióntině sekundy po velkém třesku byl vesmír obrovskou směsicí částic bez hmotnosti, které létaly rychlostí světla. Až interakcí s Higgsovým polem získaly hmotnost, a nakonec utvořily vesmír, jak ho známe. Higgsovo pole je zatím teoretické a neviditelné energetické pole, které proniká celým vesmírem. Některé částice, jako třeba fotony, které vytvářejí světlo, pole neovlivňuje, a proto nemají žádnou hmotnost. Další částice ale pole přitahuje a hmotnost jim dodává. Lze si to názorně představit i na příkladu s celebritou. Například George Clooney (částice) jde po ulici a okolo něj je skupina fotografů (Higgsovo pole), kteří mu dodávají váhu (hmotnost). Průměrný člověk na té samé ulici (foton) se ale terčem pozornosti fotografů nestane, a tak prostě pokračuje v cestě. Higgsův boson je v tomto přirovnání oční řasou jednoho z fotografů. 

Existenci částice, které se pro její význam někdy také přezdívá "božská", předpověděl v roce 1964 britský fyzik Peter Higgs, který teorii rozpracoval s pěticí spolupracovníků. Vážně se po ní začalo pátrat v 80. letech minulého století v urychlovači částic poblíž amerického Chicaga, později pak v podobném zařízení v Evropské organizaci pro jaderný výzkum. Od roku 2010 se výzkumy uskutečňují ve velkém hadronovém urychlovači pod pohořím Jura na švýcarsko-francouzské hranicí.

 

Je to on, není to on?

O objevu částice informovali včera v Ženevě zástupci obou výzkumných týmů, které se nezávisle na sobě snaží dokázat existenci Higgsova bosonu za pomocí experimentů ve velkém hadronovém urychlovači (LHC - info viz níže v tabulce) pod švýcarsko-francouzskou hranicí. Nová částice podle nich odpovídá teorii Higgsova bosonu, zda jde ale skutečně o něj, nebo o jinou částici, ukážou až další pokusy. Ty by také měly ozřejmit vlastnosti této částice. 

Už jsme psali: Božská částice je na dosah. V CERNu už jsou jí na stopě

Výzkumný tým CMS částici našel v energetické hladině těsně nad 125 gigaelektronvolty (GeV), což podle BBC znamená, že je asi 133krát těžší než proton. Kombinací dat získali vědci výsledek na úrovni 4,9 sigma. Ta ukazuje pravděpodobnost náhodné fluktuace pozadí, tedy chyby, v poměru jedna ku dvěma milionům. 

O objevu přitom částicoví fyzikové mluví v případě, že výsledek přesáhne úroveň 5 sigma, tedy když je pravděpodobnost chyby menšÍ než jedna ku 3,5 milionu. Podle mluvčího týmu CMS jsou tak výsledky sice předběžné, ale jasně ukazují na novou částici. K podobným závěrům dospěl i druhý výzkumný tým ATLAS, jehož data ukazují na novou částici na hladině okolo 126 gigaelektronvoltů. Výsledek je přitom podle BBC na úrovni 5 sigma. 

Největší urychlovač částic na světě

LHC, postavený za zhruba pět miliard švýcarských franků (asi 84 miliard Kč), je největší urychlovač částic na světě. Vědcům pomáhá simulovat podmínky podobné těm, jaké existovaly těsně po vzniku vesmíru. 

Hlavní součástí urychlovače je 27 kilometrů dlouhý kruhový tunel umístěný 50 až 175 metrů pod zemí, kterým probíhá potrubí o délce 26.659 metrů. Tok částic v potrubí je řízen a urychlován soustavou přibližně 9600 magnetů různých druhů a vlastností. Aby elektromagnety vytvořily dostatečně silné magnetické pole, musí být ochlazovány na teplotu -271,3 stupňů Celsia. 

Zařízení umožňuje proti sobě v téměř naprostém vakuu rychlostí rovnající se 99,9999991 procenta rychlosti světla vyslat dva paprsky subatomárních částic (protonů či iontů), při jejichž střetu vznikne sprška nových částic, které jsou předmětem výzkumu. Informace o vlastnostech částic vzniklých při střetu sleduje několik detektorů.

Podívejte se na video, jak vědci z CERNu boson vysvětlují (video v angličtině):

 

 

AV ČR: Přesvědčivý důkaz

Profesor Jiří Chýla z Fyzikálního ústavu Akademie věd ČR považuje oba experimenty za "přesvědčivé svědectví, že existuje částice asi 133krát těžší než proton". Zda jde ale opravdu o Higgsův boson, bude podle něj třeba prokázat dalším zkoumáním. "Kdyby se existence Higgsova bosonu potvrdila, znamená to, že teorie, kterou máme, je velice přesná po všech stránkách. Představovalo by to vyvrcholení více než čtyřicetileté etapy. Ale když to Higgsův boson nebude, svět se nezboří." 

Higgsův boson je posledním chybějícím článkem v takzvaném základním modelu částicové fyziky. Význam tohoto modelu pro fyziky agentura Reuters srovnává s významem teorie evoluce pro biology. BBC zase hovoří o tom, že pokud se existence Higgsova bosonu skutečně prokáže, půjde o jeden z největších vědeckých objevů století. 

5 největších vesmírných omylů, kterým věříme kvůli sci-fi filmům

 

Existenci částice, které se pro její význam někdy také přezdívá "božská", předpověděl v roce 1964 britský fyzik Peter Higgs, který teorii rozpracoval s několika spolupracovníky. Higgs dnes kolegům k dosaženým výsledkům blahopřál. "Jsem ohromen úžasnou rychlostí, s jakou dosáhli výsledků. Jsou dokladem odbornosti výzkumníků a propracovanosti techniky, kterou používají," uvedl Higgs, jenž prý vůbec nečekal, že by se něco takového mohlo povést ještě za jeho života. 

Higgsův boson v současném fyzikálním modelu vysvětluje, jak ostatní částice získaly hmotnost. Vědci někdy přirovnávají jeho existenci k večírku, na který dorazila nějaká celebrita. Když se zpráva o přítomnosti slavného člověka rozšíří, ihned ho obklopí fotografové a zájemci o autogram, a tím mu znemožní další pohyb po večírku - dodají mu hmotnost. Higgsův boson v tomto přirovnání představuje zvěst o přítomnosti celebrity. 

Pokud by základní částice hmotnost nezískaly, vesmír by dnes vypadal zcela jinak. Částice by bez hmotnosti létaly vesmírem rychlostí světla a nikdy by se nevytvořily atomy, z nichž pak vznikaly hvězdy a planety. 

Úvodní foto: Wikipedia

MOHLO BY VÁS ZAJÍMAT:

Vložit příspěvek Diskuze k článku

Všechna pole jsou povinná.

Do diskuse ještě nikdo nepříspěl. Buďte první.