François Englert i Peter W. Higgs - tegoroczni laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki.

Ratuje model

„Ta nagroda mnie przytłacza” – napisał prof. Higgs w oświadczeniu wydanym przez Uniwersytet w Edynburgu, gdzie pracował przez wiele lat. „Mam nadzieję, że to uznanie dla teoretycznych wyników przyczyni się do wzrostu świadomości na temat wartości badań niezwiązanych z praktyką”.

– Od czasu, kiedy istnienie cząstki Higgsa zostało potwierdzone w CERN, spodziewaliśmy się, że ci, którzy przewidzieli ten mechanizm, dostaną Nobla – powiedziała dziennikowi „Rzeczpospolita” prof. Ewa Rondio z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. – To nie pierwszy raz, kiedy prace teoretyków musiały poczekać na potwierdzenie w praktyce. Ta teoria pozwala nam zrozumieć fundamentalne zasady naszego świata w mikroskali.

Odkrycia laureatów uzupełniają Model Standardowy. To teoria, która opisuje dość dokładnie wszystkie podstawowe cząstki składające się na materię. Teoria była wielokrotnie uzupełniana i sprawdzana przez uczonych.

Do momentu przedstawienia wyników eksperymentu w CERN Model Standardowy miał fundamentalną lukę – brakowało cząstki, która nadaje innym cząstkom masę. Fizykom trudno wyobrazić sobie materię, cokolwiek, co istnieje bez masy. Bozon Higgsa – boska cząstka – jest bez wątpienia „fundamentem”, jedną z podstawowych cegiełek wszechświata. Była ostatnim, ale najważniejszym, brakującym ogniwem w teorii fizyki cząstek.

Jak podkreślają fizycy z Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, to właśnie teoria Brouta, Englerta i Higgsa opisuje cały ten proces – i ratuje Model Standardowy przed rozpadem. Wiemy już, że bozon Higgsa istnieje, choć zaledwie przez niewyobrażalnie krótki czas, a potem się rozpada. Ten proces w naturze miał miejsce u zarania wszechświata, tuż po Wielkim Wybuchu.

Prof. Grzegorz Wrochna, dyrektor Narodowego Centrum Badań Jądrowych:

– Nagrodzone Noblem prace związane z bozonem Higgsa to dopiero początek, wyzwanie dla fizyków. Teraz należy zbadać cechy tej cząstki, zmierzyć jej masę i inne własności. Jego zdaniem, w ramach Modelu Standardowego nie da się obliczyć wielu parametrów, np. masy około 20 różnych cząstek, trzeba je mierzyć eksperymentalnie. Wielu fizyków przypuszcza, że poza Modelem Standardowym istnieje bardziej ogólna i prostsza teoria opisująca szerszą klasę zjawisk. Dopiero ona pozwoli zrozumieć, dlaczego masy cząstek są takie, a nie inne. – Obserwacja bozonu Higgsa w CERN jest największym odkryciem dokonanym w XXI wieku. Na zastosowanie samej cząstki trzeba jeszcze poczekać 50 albo 100 lat. Ale jej poszukiwania spowodowały, że powstały nowe technologie i urządzenia – podkreśla prof. Wrochna. Przypomina, że w pracach nad detektorami poszukującymi cząstki Higgsa brali też udział fizycy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, uniwersytetów Warszawskiego i Jagiellońskiego, politechnik Warszawskiej, Krakowskiej i Wrocławskiej, Instytutu Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie, Akademii Górniczo-Hutniczej.

Gdzie ta masa

Tuż po ogłoszeniu nagrody, prof. Englert powiedział, że współczesna teoria budowy materii na pewno nie jest jeszcze kompletna. Nie wiadomo bowiem, jak wyjaśnić istnienie tajemniczej ciemnej materii i energii w kosmosie. - A największym problemem jest włączenie do tej teorii grawitacji, czyli stworzenie kwantowej teorii grawitacji - dodał.

To prawda. Po znalezieniu cząstki Higgsa Model Standardowy jest kompletny, ale wyjaśnia jedynie prawa rządzące materią, którą możemy zobaczyć. Tymczasem wszechświat zbudowany jest w większości z tzw. ciemnej materii, która jest niewidoczna. O niej fizycy nie wiedzą prawie nic. Wątpliwości pojawiają się też w przypadku neutrino, przez długi czas uważane za pozbawione masy. Ostatnie doświadczenia wskazują jednak, że neutrino mają masę spoczynkową. Aby ją zbadać, teoretycy próbują wyjść poza Model Standardowy i poszukują „nowej” fizyki. Dlatego badacze CERN nie składają broni i dalej poszukują nieznanych cząstek.

Krzysztof Urbański