Na dvije odvojene konferencije u srpnju, fizičari čestica objavili su neke provocirajuće vijesti o Higgsovom bozonu, a iako Higgs još nije pronađen, fizičari se i dalje usmjeravaju na neuhvatljivu česticu. Universe Today je imao priliku razgovarati s profesorom Brianom Coxom o ovim najnovijim otkrićima, a on kaže da bi u roku od šest do dvanaest mjeseci fizičari trebali biti u mogućnosti dati konačnu izjavu o postojanju Higgsove čestice. Cox je katedra za fiziku čestica na Sveučilištu u Manchesteru i radi na Eksperiment ATLAS (Toroidalni LHC aparat) na Velikom hadronskom sudaraču u CERN-u. Ali on je također aktivan u popularizaciji znanosti, posebno sa svojim nova televizijska serija i prateća knjiga, Čuda svemira, nastavak serije za 2010. nagrađenu Peabody Award, Čuda Sunčevog sustava.
Čitatelji Universe Todaya imat će priliku osvojiti primjerak knjige, stoga ostanite s nama za više informacija o tome. Ali danas uživajte u prvom intervjuu s Coxom koji se sastoji od tri dijela:
Svemir danas:Možete li nam reći o svom radu s ATLAS-om i njegovom potencijalu za pronalaženje stvari poput dodatnih dimenzija, ujedinjenja sila ili tamne tvari?
Brian Cox, tijekom snimanja jedne od svojih televizijskih serija. Slika ljubaznošću Briana Coxa.
Brian Cox:Veliko je pitanje porijeklo i masa svemira. To je jako, jako važno jer nije samo sebi svrha. To je temeljni dio kvantne teorije polja, koja je naša teorija o tri od četiri sile prirode. Dakle, ako postavite pitanje na najosnovnijoj razini kako svemir funkcionira, postoje samo dva stupa našeg razumijevanja u ovom trenutku. Postoji Einsteinova teorija opće relativnosti, koja se bavi gravitacijom - najslabijom silom u svemiru koja se bavi oblikom prostora i vremena i svim tim stvarima. Ali sve ostalo - elektromagnetizam, način na koji rade atomske jezgre, način na koji rade molekule, kemija, sve to - sve ostalo je ono što se zove kvantna teorija polja. Ugrađen u to naziva se standardni model fizike čestica. I u to je ugrađen ovaj mehanizam za stvaranje mase, i to je tako temeljan. To nije samo neka vrsta zanimljivog dodatka, već je u samom srcu načina na koji teorija funkcionira.
Dakle, razumijevanje je li naša trenutna slika svemira točna - i postoji li ta stvar koja se zove Higgsov mehanizam ili se događa nešto drugo - ključno je za naš napredak jer je ugrađeno u tu sliku. Nedavno se u podacima nalaze naznake da je taj mehanizam možda ispravan. Moramo biti oprezni. Nije baš znanstveno reći da imamo naznake. Imamo te pragove za znanstvena otkrića, i imamo ih s razlogom, jer dobivate ove statističke slučajnosti koje se pojavljuju u podacima i kada dobijete više podataka, oni opet nestaju.
Izjava iz CERN-a sada je da ako se pokaže da su one više od pukih fluktuacija, zapravo bismo u roku od šest mjeseci trebali moći dati neku definitivnu izjavu o postojanju Higgsove čestice.
Mislim da je jako važno naglasiti da ovo nije samo puno fizičara čestica koji traže čestice jer je to njihov posao. To je temeljni dio našeg razumijevanja tri od četiri sile prirode.
Brian Cox u Fermilabu. Fotografija Paul Olding.
VAN:Dakle, ovi vrlo zanimljivi rezultati iz CERN-a i Tevatron u Fermilabu dajući nam nagovještaje o Higgsovima, možete li malo više razgovarati o tome i vašem mišljenju o najnovijim nalazima?
COX:Najnoviji rezultati objavljeni su na skupu konferencija prije nekoliko tjedana i oni su upravo ispod onoga što se naziva razinom tri sigme. To je način na koji se procjenjuje koliko su rezultati značajni. Ono što se tiče cijele kvantne teorije i fizike čestica općenito je da je sve statistički. Ako to uradišovajtisuću puta, pa tri putaovajtrebalo bi se dogoditi, i to osam putadatrebalo dogoditi. Dakle, sve je to statistika. Kao što znate, ako bacite novčić, on može iskrsnuti deset puta, postoji vjerojatnost da će se to dogoditi. To ne znači da je novčić ponderiran ili da nešto nije u redu s njim. Upravo takva je statistika.
Stoga postoje intrigantni nagovještaji da su pronašli nešto zanimljivo. Oba pokusa na Velikom hadronskom sudaraču, ATLAS-u i kompaktnom mionskom solenoidu (CMS) nedavno su izvijestili o 'viškom događaja' gdje je bilo više događaja nego što bi se očekivalo da Higgs ne postoji. Radi se o pravoj masi: mislimo da bi Higgsova čestica trebala biti negdje između 120 i 150 gigaelektronskih volti [GeV—jedinica energije koja je također jedinica mase, preko E = mc2, gdje je brzina svjetlosti, c, je postavljen na vrijednost jedan] što je očekivani raspon mase Higgsa. Ovih nagovještaja ima oko 140, tako da je to dobro, tamo je gdje bi trebalo biti, a ponaša se na način kako je predviđeno teorijom. Teorija također predviđa kako bi se trebao raspasti i kolika bi trebala biti vjerojatnost, pa su svi podaci da je to u skladu s takozvanim standardnim Higgsovim modelom.
Ali do sada, ovi događaji nisu dovoljno značajni da bi mogli uputiti poziv. Bitno je da je i Tevatron to vidio, ali to ima još manji značaj jer je to bila niska energija i ne toliko sudara. Dakle, morate biti znanstveni o stvarima. Postoji razlog zašto imamo te prepreke. Ovi se pragovi moraju poništiti kako bi se polagalo pravo na otkrića. I još to nismo raščistili.
Ali to je fascinantno. Ovo je prvi put da jedna od ovih glasina nije bila samo glupost. To je stvarno pravi komad uzbudljive fizike. Ali morate biti znanstveni o tim stvarima. Nije da znamo da postoji i samo to još nećemo objaviti. Statistike još nisu ovdje da bi potvrdile otkriće.
Brian Cox, dok je snimao BBC-jevu seriju u Sahari. Slika ljubaznošću Briana Coxa
VAN:Pa, moje sljedeće pitanje će biti, što će se sljedeće dogoditi? Ali možda ne možete stvarno odgovoriti na to jer sve što možete učiniti je nastaviti s istraživanjem!
COX:Što se tiče Higgsa, toliko je temeljno ugrađeno u kvantnu teoriju. Morate to istražiti jer jedno je vidjeti naznaku nove čestice, ali je druga stvar razumjeti kako se ta čestica ponaša. Postoji mnogo različitih načina na koje se Higgsove čestice mogu ponašati i postoji mnogo različitih mehanizama.
Postoji vrlo popularna teorija koja se zove supersimetrija koja bi također objasnila tamnu tvar, jednu od velikih misterija u astrofizici. Čini se da postoji puno dodatnih stvari u Svemiru koje se ne ponašaju onako kako se ponašaju čestice materije za koje znamo, i s pet puta više 'stvari' od onoga što čini sve što možemo vidjeti u Svemiru. Ne možemo vidjeti tamnu materiju, ali vidimo njen gravitacijski utjecaj. Postoje teorije u kojima imamo jakog kandidata za to - novu vrstu čestice koja se naziva čestice supersimetrije. U njima je pet Higgsovih čestica, a ne jedna. Dakle, sljedeće pitanje je, ako je to čestica slična Higgsu koju smo otkrili, što je onda? Kako se ponaša? Kako komunicira s ostalim česticama?
I onda postoji ogromna količina pitanja. Higgsova teorija kakva je sada ne objašnjava zašto čestice imaju masu kakvu imaju. To ne objašnjava zašto je gornji kvark, koji je najteži od osnovnih čestica, otprilike 180 puta teži od protona. To je malena točka nalik bez veličine, ali je 180 puta veća od mase protona! To je teže od nekih od najtežih atomskih jezgri!
Zašto? ne znamo.
Mislim da je ispravno reći da postoje vrata koja se moraju otvoriti koja su desetljećima bila zatvorena u našem razumijevanju svemira. Toliko je temeljno da ga moramo otvoriti prije nego što počnemo odgovarati na ova daljnja pitanja, koja su jednako intrigantna, ali prvo nam je potreban odgovor.
VAN:Kada dobijemo odgovore na neka od ovih pitanja, kako će to promijeniti naš pogled i način na koji radimo stvari, ili možda način na koji VI radite stvari! Možda ne mi obični ljudi...
COX:Pa, mislim da hoće – jer je ovo dio temeljne teorije sila prirode. Tako nam je kvantna teorija u prošlosti dala razumijevanje, na primjer, načina na koji poluvodiči rade, i podupire naše razumijevanje moderne tehnologije, a način na koji kemija radi, način na koji rade biološki sustavi – sve je tu. Ovo je teorija koja sve to opisuje. Mislim da će radikalni pomak i produbljivanje razumijevanja osnovnih zakona prirode promijeniti način na koji se fizika odvija u 21. stoljeću, bez sumnje. To je tako temeljno. Dakle, tko zna? Pri svakoj promjeni paradigme u znanosti, nikada zapravo niste mogli predvidjeti što će ona učiniti; ali povijest znanosti vam govori da je učinila nešto sasvim izvanredno.
Poznat je citat Alexandera Fleminga, koji je otkrio penicilin, koji je rekao da, kada se probudio jednog rujanskog jutra 1928., sigurno nije očekivao da će revolucionirati modernu medicinu otkrivši prvi antibiotik na svijetu. Rekao je to unatrag, ali je upravo otkrio neku plijesan, u biti, ali to je bilo.
Ali bilo je temeljno i to je stvar koju treba naglasiti.
Neke od naših teorija, pogledate ih i zapitate se kako smo ih obrađivali! Odgovor je matematički, na isti način na koji je Einstein došao do Opće relativnosti, s matematičkim predviđanjima. Nevjerojatno je da smo uspjeli predvidjeti nešto tako fundamentalno o načinu na koji se prazni prostor ponaša. Možda se pokaže da smo u pravu.
Sutra: Drugi dio: Istraživanje svemira i nade za budućnost
Saznajte više o Brianu Coxu na njegovoj web stranici, Apolonova djeca
