A fost descoperit Bosonul Higgs ?   Leave a comment

Revenit dintr-un „segment” de vacanta, trebuie sa va semnalez un eveniment stiintific important, care ne-ar putea schimba conceptia despre lumea in care traim..

Dupa cum anticipam si in alt post, ne aflam in proximitatea unei descoperiri epocale, comparabila cu legile atractiei universale sau descoperirea electronului, ba poate chiar si mai importanta decat atat !
Vineri 22 iulie 2011, două echipe separate de cercetatori care lucrează cu LHC la CERN (Geneva) cu detectori diferiti (un fel de aparate foto de rezolutie si viteza uriase) au anuntat emotionati obtinerea unui mare volum de „evenimente” concentrat in intervalul 130 – 150 GeV. Noile date obtinute ar putea contine dovada existentei obiective a unei particule fundamentale (sau a mai multora !) preconizata teoretic inca din 1964 de fizicianul scotian Peter Higgs – particula care constituie o cheie de bolta a Modelului Standard –  actuala viziune a fizicii particulelor !

Interval energetic asteptat pentru bosonul Higgs (credit: wikipedia.org)

Cercetatorii mai au inca de lucru pentru a verifica daca datele experimentale obtinute corespund mecanismelor teoretice asteptate sau ar putea exista o alta explicatie – se estimeaza un necesar de 18 luni. Miza este enorma, demonstrarea existentei bosonului Higgs ar completa elegant actualul esafodaj al fizicii particulelor si ar explica diverse fenomene fundamentale, printre care si cauza pentru care materia are masa ! Dar si demonstratia inexistentei acestei particule ar fi de importanta colosala, ar „zgaltai” din temelii actuala fizica nucleara – care ar trebui regandita fundamental diferit…

Pentru cine nu are clar cu ce se ocupa mii de fizicieni in subteranele CERN (cheltuind miliarde de euro in plina criza economica), o sa incerc sa explic in doua cuvinte. Incepand cu ultima parte a secolului al XIX-lea, oamenii de stiinta au dezvaluit structura atomului (candva socotit indivizibil) – descoperind intai electronul, apoi constituentii nucleului atomului – protonii si neutronii. Dar, surpriza, in 1961 s-a descoperit ca protonii si neutronii sunt si ei divizibili (in diferite tipuri de quarci) – astfel a inceput cursa pentru identificarea particulelor cu adevarat fundamentale.

Ei bine, aceasta nu este deloc o misiune usoara, cel putin din urmatoarele motive:

-aceste particule sunt infinitezimal de mici si nu pot fi vazute direct, sunt puse in evidenta doar urmele traiectoriilor lor in asa- numitele „camere cu ceata„. Odata obtinute aceste imagini ale unor ciocniri multiple, trebuie analizate teoretic pentru a verifica respectarea legilor fundamentale – de pilda cum este cea a conservarii energiei. Treaba asta necesita computere puternice si foarte multa munca – analiza rezultatelor unui experiment putand sa dureze luni si ani!

Traseele ciocnirilor particulelor subnucleare

– apoi, pentru ca aceste particule sa fie „extrase” din atomi, trebuie invinse forte nucleare foarte puternice la aceste niveluri minuscule- cum este forta nucleara „tare”. Cum se face asta ? Simplu, CA LA BILIARD ! Se ciocnesc particule cu antiparticule (de pilda proton- antiproton) la viteze extrem de mari, apropiate de viteza luminii (de obicei accelerate in campuri magnetice – cum este la CERN). Cu cat viteza particulelor compuse este mai mare, cu atat ciocnirea este mai violenta – rezultand particule cu energii mai inalte. De aceea a fost nevoie de o constructie imensa ca cea de la CERN, pentru a se obtine vitezele si energiile uriase necesare ! Ca sa va dati seama ce realizare este acest CERN (=cel mai mare experiment stiintific al omenirii !) trebuie sa stiti ca in natura asemenea procese nu exista decat in centrul marilor stele si in „gaurile negre” – ca si odinioara, in momentul creatiei Universului (BIG BANG).

– si nu in ultimul rand, multe din particulele fundamentale sunt instabile, cu viata solitara extrem de scurta, recombinandu-se imediat in alte particule. Rezulta ca este nevoie de „camere foto” extrem de precise (rezolutii optice extrem de mari) si foarte rapide – pentru a surprinde fenomenele dorite. Aceasta este o limitare tehnologica a stiintei – de aceea in acest domeniu de varf multe particule au fost mai intai demonstrate teoretic si mult mai tarziu au fost puse in evidenta experimental !

Acum, cateva cuvinte despre particula mult-cautata – Bosonul Higgs:

– intai si intai, ce este un „boson” ? Pe scurt, Bosonii sunt o categorie speciala de particule subatomice cu spin intreg, elementare sau nu, care respecta repartitia Bose-Einstein (pot ocupa aceeasi stare cuantica – spre deosebire de fermioni, care respecta repartitia Fermi-Dirac si nu pot ocupa aceeasi stare cuantica). Cei mai importanti bosoni sunt cei elementari, pentru ca SUNT VECTORII FORTELOR FUNDAMENTALE DIN NATURA: fotonul pentru forta electromagnetica, bosonii W si Z pentru forta nucleara slaba, gluonul pentru forta nucleara tare si gravitonul pentru forta gravitationala (ultimul previzionat teoretic). Bosonul Higgs constituie o speta aparte, este particula care creeaza „campul Higgs”, responsabil pentru crearea masei lumii materiale .

Familiile particulelor elementare

Bosonii Higgs umplu intregul Univers de la Big-Bang incoace si creeaza masa celorlalte particule printr-un mecanism de interactiune (= o forta de franare) cu celelalte particule elementare („mecanism Higgs”). Astfel, in functie de proprietatile acestora, particulele care interactioneaza slab cu bosonii Higgs au masa mai mica (cum este neutrino) iar cele care care interactioneaza puternic capata masa mai mare. Fotonii nu interactioneaza deloc cu bosonii Higgs – deci nu capata masa deloc !

– Bosonii Higgs trebuie sa aiba la randul lor masa, de aceea se presupune ca exista 5 tipuri care interactioneaza si intre ei !

– Din calcule teoretice si observatii experimentale in cele doua acceleratoare de top (Tevatronul american si LHC-ul european), se stabilisera deja cu ceva timp inainte potentialele reactii sub-nucleare din care pot rezulta bosoni Higgs, precum si energia tipica a acestuia (adica intervalul de monitorizat) – acum cercetatorilor nu le ramane decat sa verifice daca recentele rezultate experimentale au pus in evidenta particula asteptata.

In final, in speranta ca bosonul Higgs va fi confirmat, sa nu uitam ca mai exista o ultima culme de cucerit -confirmarea particulei care genereaza gravitatia – GRAVITONUL !

– Sa vedem in rezumat cele mentionate mai sus (multumiri celor de la Scientia pentru traducere):

PS: Bosonul Higgs a fost numit particula „dumnezeu” (si nu „particula lui dumnezeu” !) de către laureatul premiului Nobel Leon Lederman. Peter Higgs a comentat astfel acest aspect: „He wanted to refer to it as that ‘goddamn particle’ and his editor wouldn’t let him.” – aluzie la faptul ca aceasta particula era greu de identificat🙂 !

Posted 4 August 2011 by Liviutz in Stiinta

Tagged with , , , , , , , ,

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile despre tine sau dă clic pe un icon pentru autentificare:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s