Божја ли је? И јесте и није

Да ли су упорни трагачи, најзад, угледали једва приметан отисак „Божје честице” (Хигсов бозон)?

Највећа научна потрага у историји – још није успела, ни у првим наговештајима, иако су протеклих дана стизале противречне новости. Једне су казивале да нам се указала, друге да није. За сада, више верујте првим гласницима.

Када су почетком године у највећем акцелератору (убрзивач и сударач честица) на свету, надомак Женеве, укопаном сто метара под земљу, на размеђи Швајцарске и Француске, обновљени огледи – бројни физичари су се понадали лепим вестима.

Још од 1964. године траје потера за Хигсовом (названа по Енглезу Питеру Хигсу) или „Божјом честицом” (God particle), за коју се верује да представља „недостајућу карику” у замишљеној таписерији бесконачног космоса. Уочи ли се икакав видљив траг, а било је неких најава, биће то уверљива потврда да је ова субатомска честица извориште масе за све остале, које се називају основне или елементарне.

Уколико је, наравно, претпоставка тачна.

Игра „светлости и сенки”

Према Стандардном моделу, највише пригрљеној слици свеколиког бескраја, испољавање силе у односима три породице основних (градивних) честица, које се називају фермионима, подразумева постојање одговарајућег физичког поља. Честице подвргнуте интеракцији размењују основни квант (бозон) тог поља, на сличан начин као што два наелектрисања размењују фотон као основни квант електромагнетског поља.

Уочавањем Хигсовог бозона – заокружила би се постојећа слика микросвета и потврдило важење Стандардног модела, који учи да то повлачи и постојање Хигсовог поља, што је математички поткрепљено. Преостаје да се и опитима потврди.

Дуже од деценије потхрањује се нада да ће „Велики хадронски сударач” (Large Hadron Collider), у којем се сударају два млаза протона (делићи атомског језгра), изнедрити „Божју честицу”. Каква се то недокучива игра „светлости и сенки” изводи у подземљу?

У свемоћној „крцкалици честица” убрзавају се снопови протона готово до светлосне брзине, последње познате и признате границе (око 300.000 километара у секунди); сваки ће пројурити 11.245 пута у секунди, пре него што се сударе! Потом се проучавају отисци, у нади да ће се стићи до последњег, крајњег и недељивог, од којег је све саздано, до „а-томоса”, како га је пре две и по хиљаде година назвао Демокрит, из Абдере.

Прекомерна употреба силе – заустили да опоменете? Да, али и те како потребна и пожељна под земљом. Буде ли довољно енергије, настаће нове честице, јер енергија и материја – према славној једначини Алберта Ајнштајна (Е = mc²) – прелазе једна у другу.

Већина убрзивача и сударача није толико велика и необична, телевизор у сваком дому је то исто у малом (електроне испушта загрејана жица, убрзава их електрично поље, усмерава магнетско, а откривају се, детектују – кад погоде екран).

Прекомерна употреба силе

У грубим цртама, „Велики хадронски сударач” састављен је од подземног колута с две цеви, у којима се убрзавају обилне „реке протона” у супротним смеровима, а у четири детектора се посматрају исходи страхотног сучељавања. Снажни магнети, постављени са стране, савијају млазеве честица да опструјавају кружним током. (Као на сваком градском тргу.)
Сваки протон достиже, малтене, светлосну брзину, а у тачки „блиског сусрета” температура досеже десет хиљада милијарди Целзијусових степени, и више. Стога се магнети непрекидно хладе течним хелијумом, и то је најхладније место у знаном космосу.

Колико је то захтеван подухват?

Замислите да са обе обале испалите по иглицу да једном погодите другу на средини Атлантског океана, а које су претходно пројуриле подземним прстеном, пречника 27 километара, 5.000 пута у секунди! Веома запетљано, зар не?

Пре неколико дана, наиме, у двема главним машинама-откривачима (детектори Atlas и CMS) уочено је неколико честица приде, што одговара нечем новом на енергијама од око 140 гигаелектронволти. За сада је то сврстано у тзв. „прекомерне догађаје”. Ако се слични подаци нагомилају, означиће да је надохват руке Хигсов бозон.

Међутим, не само то – широм ће се отворити врата теорији суперсиметрије, с претпоставком да, осим видљивог, постоји „свет у сенци”, с честицама које одговарају већ познатим, што може лако објаснити порекло тзв. тамне материје, невидљиве космичке пређе која делује на видљиву, и обратно, једино посредством гравитације. Хоће ли такво сазнање учинити бесмисленим досадашња прорачунања масе Хигсове честице?

Шекспировски одговор

Акцелератори су, ако нисте знали, и својеврсни џиновски микроскопи, у којима се кроз поменуте детекторе – наше електронске очи – завирује у састав субатомских честица, толико стиснутим да размаци међу њима не прелазе милионити део милијардитог делића метра, или један фемптометар. Очекује се да „Велики разбијач” – опонашајући „Велики прасак” (Big Bang), у којем је пре, отприлике, 13,7 милијарди година настао космос – најдубље и најдаље продре у непознато, да нас, као у необичној „временској машини”, врати у хиљадити део милијардитог делића секунде, после страхотне експлозије, с којом се ништа потоње не може испоредити.

Да би се изучавали судари или догађаји (како су их крстили физичари) који се одигравају, такорећи, у магновењу, на четири места (три у Француској и једно у Швајцарској) –постављени су детектори да снимају (800 милиона протон-протон сучељавања у секунди). Из сваког ће се сливати по десет милиона података. Да бисте то сачували и обрадили, сваке године потребно је складиште од 15 петабајта (15 билиона бајтова), што би одговарало стубу дивиди дискова високом три метра.

С тачке гледишта физичара, улог није мали. Појединци су, напротив, похитали тврдњом да је суперсиметрији намакнута омча око врата. У сваком случају, озбиљне теоријске главобоље су на помолу.

Извесно је да је најграндиознија и најскупља машинерија испоручила једва хиљадитинку података, а то није ни издалека довољно за поуздано закључивање. Ваљан одговор на шекспировско питање – постоји ли „Божја честица” или не – најављује се тек за крај следеће године.

------------------------------------------------- 

Космичке циглице

Теорија Стандардни модел заснива се на три кључне претпоставке.

Прва – целокупна материја сачињена је од две групе честица – шест лептона и шест кваркова. Имајући у виду да свакој одговара по једна античестица, број се удвостручује – 24 основне или „градивне циглице”.

Друга – међудејства (интеракције) честица, описана математичким законима, почивају на три силе: слабој, електромагнетској и јакој (гравитациона се занемарује у мајушном свету елементарних честица).

Трећа – дејство или преношење сила обавља се разменом честица, при чему свакој врсти набоја одговара одређена честица преносилац (бозон).