Iskanje Higgsovega bozona se nadaljuje, prostora vedno manj

Nature - Na petkovi konferenci v Parizu sta ekipi, ki delata na detektorjih ATLAS in CMS v pospeševalniku delcev LHC, predstavili skupno analizo rezultatov eksperimentov, izvedenih pred koncem poletja, ki nadalje krči območje, kjer bi še lahko našli Higgsov delec (oziroma bozon). Analiza je pokazala, da odpade celotno energijsko območje 141-476 GeV, kar skupaj s preteklimi podatkih drugi eksperimentov pomeni, da se ta lahko skriva le še v lahkem energijskem območju med 114 in 141 GeV (tehnično so odprta še tri majhna področja v okolici energij 220 in 320 GeV) ali težkem območju nad 475 GeV. Obstoj Higgsovega delca z maso v težkem energijskem območju je manj verjeten, saj bi v tem primeru nekateri drugi eksperimenti morali poteči drugače, kot se zgodijo. V CERN-u sedaj analizirajo še podatke, ki so jih pridobili s trki letošnjo jesen. Analiza naj bi bila končana do konca leta, ko bo jasno, ali Higgsov delec obstoji.

Higgsov delec je zadnji izmed delcev, ki jih napoveduje standardni model in jih fiziki še niso uspeli eksperimentalno zaznati. Mediji ga pogosto označujejo kot božji delec, a v Higgsovem bozonu ni nič božjega razen mogoče njegove izmuzljivosti. Standardni model namreč za opis, zakaj imajo nekateri delci maso, potrebuje kvantno polje, ki so ga znanstveniki poimenovali Higgsovo polje. Če verjamemo v standardni model, potem Higgsovo polje enostavno mora obstajati, ker obstoji cela množica eksperimentov, ki jih v okviru standardnega modela brez Higgsovega polja ni mogoče razložiti. Kvantna polja sestojijo iz delcev, ki si jih lahko predstavljamo kot najmanjše valove (recimo električno polje sestavljajo fotoni). Ker ima Higgsovo polje neničelno povprečno vrednost, imajo delci, kot so elektroni, kvarki, bozoni W in Z, maso; v nasprotnem primeru atomi ne bi mogli obstajati.

Fiziki pa še vedno ne vedo, kako točno je Higgsovo polje sestavljeno. Bodisi gre za elementarno polje, kot je recimo električno polje, bodisi za sestavljeno polje, kot je recimo protonsko polje. Razlaga Higgsovega polja je razlog, da je bi LHC sploh zgrajen, iskanje Higgsovega bozona pa je eden izmed elegantnih načinov, da polje raziščemo. Kot pojasnjuje teoretični fizik Matt Strassler v svojem blogu, bodisi obstaja Higgsov bozon v pričakovani obliki, le najti ga še moramo, bodisi nanj vplivajo še neodkriti novi delci, zaradi katerih izjemno hitro še pred detektorjem razpade - v tem primeru moramo najti te nove delce. Drugi, manj elegantni možnosti, ki se skladata s standardnim modelom, sta še: bodisi Higgsov delec ne obstaja in moramo poiskati nove delce, ki generirajo Higgsovo polje, bodisi obstoji več Higgsovih delcev, ki sestavljajo Higgsovo polje (torej polje ni elementarno, delce pa bo težje proizvesti).

Vse napisano velja, če privzemamo, da je standardni model pravilen. Ne bi se zgodilo prvikrat, če bi se neka fizikalna teorija izkazala za napačno. Če se to zgodi s standardnim modelom, bomo seveda maso delcev razlagali povsem drugače.