Editura Evenimentul si Capital

Bosonul Higgs, înghesuit de cercetători

higgs
Autor: | | 288 Comentarii | 3889 Vizualizari

Luni, la cea mai mare conferinţă a anului de fizica particulelor, ICHEP 2010, desfăşurată la Paris, a fost prezentată situaţia la zi în căutarea bosonului Higgs, particula care dă masă materiei şi care este denumită greşit de presă şi „particula lui Dumnezeu”.

În timp ce experimentele de la acceleratorul LHC, laboratorul european CERN, nu au adus nimic nou despre bosonul Higgs, cele de la acceleratorul Tevatron de la laboratorul american Fermilab au prezentat progrese considerabile: a fost redus teritoriul unde bosonul Higgs se poate afla! Puteţi dezbate subiectul, împreuna cu Adrian Buzatu, la secţiunea de comentarii a articolului: Povestea fizicii particulelor - ce se caută în tunelul de la GenevaBosonul Higgs este ultima particulă prezisă de teoria oficială a Universului Mic, Modelul Standard al particulelor elementare şi interacţiilor lor, care nu a fost încă observată experimental. Este ultima cărămidă dintr-o construcţie care de patru decenii este cea mai precisă teorie construită vreodată, necontrazisă decisiv de niciun experiment şi ale cărei predicţii au fost toate confirmate de experiment. Toate, mai puţin predicţia că ar trebui să existe o particulă nouă, cu aceleaşi proprietăţi ca şi vidul (cu sarcină electrică, spin şi alte proprietăţi cuantice zero), dar cu o masă diferită de zero, ba mai mult mai mare de cam peste o sută de ori masa unui singur proton. I se spune „boson” pentru ca are o valoare întreagă a spinului. Un nume mai general ar fi cel de particula Higgs. I se spune „Higgs” pentru că este prezisă de mecanismul Higgs, care este oarecum o „cârpeală” veche de 45 de ani a teoriei Modelului Standard, ca să permită particulelor elementare să aibă masă (adică masa lor de repaus să fie diferită de zero), aşa cum ne arată experimentele. Particula de lumină (fotonul) nu are masă şi atunci călătoreşte mereu cu viteza luminii. Dacă nici electronii nu ar avea masă, aşa cum ar prezice Modelul Standard fără acea „cârpeală”, atunci electronii ar zbura prin Univers cu viteza luminii şi nu s-ar mai deplasa la viteze relativ mici în jurul nucleelor, iar atunci atomii nu ar mai fi stabili şi noi pur şi simplu ... nu am exista. Dar electronul are o masă, ştim aceasta experimental, iar mecanismul Higgs explică cum poate electronul să obţină masa sa.Mecanismul Higgs prezice că spaţiul întreg, chiar şi în vid, este plin cu un câmp Higgs, care are un efect „vâscos” asupra particulelor. La o energie totală dată, cu cât ele se „freacă” mai mult de acest câmp Higgs, cu atât ele (particulele) merg mai încet şi atunci au masă mai mare. Pentru a testa dacă acest mecanism Higgs este adevărat, trebuie ca toate predicţiile lui să fie testate experimental. Iar predicţia cea mai importantă este existenţa unei noi particule elementare - particula Higgs. Întregul raţionament a fost făcut de fizicianul scoaţian Peter Higgs acum 45 de ani şi de atunci a devenit „Sfântul Graal” al fizicii particulelor. Daca va fi descoperit, Modelul Standard va fi confirmat. Dacă se va arăta clar că el nu există, atunci Modelul Standard va cădea. Iar când cade o teorie care nu a fost contrazisă de niciun experiment vreme de 40 de ani, teoreticienii trebuie să se întoarcă la calcule şi nu este clar că vor putea găsi aşa uşor o teorie nouă, corectă.Ei bine, care este situaţia la zi a căutării bosonului Higgs? Cele două detectoare de particule de la acceleratorul Tevatron de la laboratorul american Fermilab, de lângă Chicago, CDF şi DZero, au combinat rezultatele muncii lor pentru a arăta un rezultat unic, mai bun. Prezentarea de luni, 26 iulie, a adunat cei mai renumiţi fizicieni din întreaga lume şi a fost inaugurată de preşedintele Franţei. Situaţia la zi a căutării bosonului Higgs este sintetizată de acest grafic, pe care îl voi comenta mai jos. Am văzut că bosonul Higgs este caracterizat de un singur număr, anume masa sa. Dacă el există, masa sa are o singură valoare. Dar cum nu a fost încă descoperit, nu se ştie care este masa sa încă. Pe axa orizontală este marcat un interval de valori posibile pentru masa sa, dar nu în kg, ci într-o unitate de măsură specifică fizicii particulelor, anume într-o unitate de energie, giga electron-volţi (GeV) împărţită la viteza luminii la pătrat (conform formulei lui Einstein E=mc2). Masa unui proton sau neutron este de aproximativ 1 GeV/c2). Aceasta particulă elementară, dacă există, are masa cât un atom greu întreg! Benzile verticale colorate arată ce valori ale masei sunt excluse de cercetători, care micşorează tot mai mult intervalul de mase posibile pentru bosonul Higgs, până îl vor descoperi sau vor arăta sigur că nu există.Valori mai mici de 114 unităţi au fost deja excluse prin căutări directe de către acceleratorul LEP (banda roz), care a funcţionat până în 2001 în tunelul de la CERN, unde funcţionează acum succesorul său, acceleratorul LHC. Valori mai mari de 190 unităţi au fost excluse indirect de măsurători precise ale maselor altor particule elementare, precum bosonul W şi cuarcul top, dar aceasta nu este marcat pe acest desen. În verde este prezentat cel mai recent rezultat de la acceleratorul Tevatron, care exclude o mare zonă a valorii masei şi îmbunătăţeşte considerabil precedenta regiune exclusă tot de Tevatron. Pentru prima dată, şi Tevatron exclude valori mai mici de 110 unităţi, dar şi intervalul 158-175 unităţi. Spre comparaţie, în noiembrie 2009, Tevatronul exclusese doar intervalul 160-162 unităţi. Căutările continuă, iar la următoarea conferinţă mare, în iarna lui 2011, un interval şi mai mare va fi exclus.Dar cum se face această excludere? Observăm că pe axa verticală este reprezentat un raport între valoarea măsurată şi predicţia teoriei Modelului Standard pentru probabilitatea ca bosonul Higgs să fie produs şi să se dezintegreze conform unei anume analize. Valoarea acceptată de adevăr este de 95%, adică există o şansă de 5% ca rezultatul afişat să nu fie corect. Predicţia teoriei este valoarea 1 (adică acord între măsurare şi teorie), anume acea linie orizontală. Cu linie punctată este estimarea (înainte de a face măsurătoarea) cu ce valori ar putea măsura experimentul. Se estimează o şansă de 67% ca rezultatul adevărat să fie în zona verde şi 95% să fie ori în zona galbenă ori în zona verde. Măsurătoarea reală de la Tevatron este linia groasă continuă curbată şi vedem că ea este în acord cu zona verde în care fusese prezisă că va fi. Aceasta înseamă că cercetătorii de la Tevatron îşi cunosc bine detectoarele CDF şi DZero şi pot estima cât de precise sunt înainte de a face efectiv măsurătoarea. Ei bine, acolo unde linia măsurată este sub linia orizontală de 1, acel interval poate fi exclus. Căci înseamnă că ar fi trebuit să vadă bosonul Higgs, deoarece ei sunt deja cu o precizie şi mai mare decât cea necesară acolo şi nu l-au văzut, înseamnă că el nu există la acea valoare a masei. Adică dacă există, are altă masă. Există totuşi şansă de 5% de a fi acolo şi de a nu-l fi văzut. Autorul acestui articol face parte din colaborarea experimentului CDF de la Tevatron. Munca sa, alături de a altor aproximativ 200 de cercetători, a contribuit decisiv la realizarea acestui grafic. Peste jumătate de an, graficul va fi înnoit cu mai multe date experimentale culese, dar şi cu analize îmbunătăţite ale datelor. Şi un interval mai mare de mase posibile ale bosonului Higgs va fi exclus, sau poate chiar vor apărea indicii că există. Dacă nu, în câţiva ani, acceleratorul LHC va prelua ştafeta şi sigur va descoperi bosonul Higgs sau va arăta că nu există şi va pune capat acestei întrebări vechi de 45 de ani, dar fundamentală pentru înţelegerea Universului nostru. CITEŞTE MAI MULTE LA: Blogul oficial al conferinţeiPagina pentru public despre bosonul Higgs la CDF la TevatronBosonul Higgs - întrebări frecventeAdrian Buzatu este doctorand în fizica particulelor elementare la Universitatea McGill, Montreal, Canada şi membru al colaborării CDF de la acceleratorul Tevatron de la Fermilab. Este fondatorul şi coordonatorul portalului românesc de promovare a ştiinţei, www.StiintaAzi.ro. Îl puteţi contacta la adi@stiintaazi.ro.

CUTREMUR in televiziunea din Romania! A demisionat, acum cateva minute! Mesaj transant al vedetei TV

Pagina 1 din 2
Tag-uri:



Stirile zilei

Alte articole din categoria: Clubul de ştiinţă

Alte articole din categorie

capital.ro
libertatea.ro
rtv.net
fanatik.ro
wowbiz.ro
b1.ro
cancan.ro
playtech.ro
unica.ro
dcnews.ro
stiridiaspora.ro

LASA UN COMENTARIU

Caractere ramase: 1000

CITEŞTE ŞI