Svedoci i savremenici, učesnici slavnog ICHEP seminara koji je u
gradu fizičara ispod Mon Blana održan 4. jula 2012. nazivaju ovaj period
ne samo uzbudljivim, nego i istorijskim. Mada preterano samouvereni,
ništa manje tašti nego bilo koji drugi kreativci, fizičari neguju manir
da izbegavaju jake, „istorijske“ reči o svojim dostignućima i radije će
neko otkriće okarakterisati eufemizmom ma kako ga intimno smatrali
epohalnim, nego da razikuju da mu neoprezno daju veći značaj nego što će
to priroda posle dozvoliti u eksperimetnu.
Ovaj Tjuringov test skromnosti za fizičare više je stvar racionalnog
strateškog pristupa kad ste istraživač u jednoj egzaktnoj, na
eksperimentu zasnovanoj nauci, nego pitanje dobrog odgoja. No, tog leta
je bilo opšteprihvaćeno mišljenje da otkriće Higsovog bozona, kao
poslednjeg dela fizičarske slagalice o strukturi poznate materije, samo
početak jedne nove ere i da iza njega sledi serija novih saznanja. I
jedna nova istorija fizike.
Dan je bio vreo od ranog jutra, a uzbuđenje je raslo u krcatom
amfiteatru koji su ispunili najpoznatiji istraživači CERN-a, od kojih su
mnogi doleteli u Ženevu sa drugih kontinenata kako bi čuli
dugoočekivanu vest. Seminar su putem video linka pratili kako novinari,
tako i učlesnici konferencije u Melburnu (u svetu posle Kovida u tome
nema ništa čudno, ali deceniju ranije, čak i za CERN, u kome je internet
svojevremeno i otkriven, to je bila prva takva video naučna
konferencija). Uzbuđenje je širom planete podgrejalo očekivanje da će
tada još uvek novi akcelerator u CERN-u dokazati postojanje Higsovog
bozona.
Publici se prvo obratio Džo Inkandela, portparol eksperimenta CMS,
jednog od dva međusobno nezavisna tima koji su pokušavali da otkriju
Higsov bozon na CERN-ovom Velikom sudaraču hadrona (LHC), najvećem
akcelaratoru na svetu, gigantskom postrojenju smeštenom 100 metara ispod
sale u kojoj se odvijao seminar, u tunelu dugom 27 kilometara. Nakon
Inkandelinog detaljnog opisa metoda i rezultata, reč je dobila
portparolka kolaboracije ATLAS, drugog eksperimenta koji je na LHC-u
lovio istu česticu – bila je to Fabiola Đanoti koja će kasnije postati
generalna direktorka CERN-a.
Njen nastup, kao i prezentacija kolege sa CMS detektora, prekidani su
aplauzima svaki put kad bi se izgovorile reči kao što su nivo
poverenja, pet sigma i druge fraze koje fizičarima govore velikoj o
statističkoj sigurnosti otkrivenog (konkretno, ovde je bilo pokazano da
je verovatnoća da je signal lažan manja od jedan u pet miliona).
Za širu publiku, kako sami grafici, tako i složena objašnjenja
sudbine kanala raspada Higsa, preko čijeg prisustva je čestica dokazana,
morala su biti nerazumljiva, ali kao što biste posmatrajući
gestikulaciju i zvukove kakvog plemena koje govori nerazumljivim jezikom
ipak lako zaključili da li proslavljaju kakav veliki ulov ili debatuju
kako da prežive sušu, slika iz amfiteatra u CERN-u je sve govorila. Pola
veka očekivano otkriće je stiglo – posmatrajući rezultate sudara
čestica u akceleratoru LHC, na energijama koje su pre ove mašine bile
nemoguće, dva različita tima fizičara su uporedno dokazala da u prirodi
postoji prethodno nikad uočeni bozon mase od 125 GeV, sa osobinama koje
je predvidela teorija poznata kao Standardni model.
Nakon prezentacija obe kolaboracije, na scenu je izašao tadašnji
generalni direktor, Rolf Diter Hojer, nemački fizičar sa velikim
simpatijama prema Srbiji i podrškom za ovdašnje fizičare koji su, mada
tada naša zemlja još nije bila punopravna članica CERN-a, učestvovali u
ovom otkriću i u ATLAS i CMS kolaboraciji. “Mislim da ovo znači da ga
imamo”, rekao je Hojer, a salom se razlegao frenetični aplauz. U
publici, vidno uzbuđen, engleski fizičar po kome je Božja čestica i
dobila ime, Piter Higs, koji je još 1964. predvideo njeno postojanje i
koji će, pošto je dokazana, naredne 2013. godine dobiti Nobelovu
nagradu, brisao je suze.
U sledećih nekoliko minuta doslovno svuda je osvanula vest o otkriću
novog entiteta koji inače šira javnost i mediji dobro znaju po imenu
Božja čestica zbog naslova popularne knjige fizičara Leona Ledermana (po
čuvenoj anegdoti, autor je želeo da knjigu nazove Đavolja čestica, kako
bi ukazao koliko ju je teško otkriti, ali je izdavač radi bolje prodaje
preimenovao u Božja, ne sluteći da će time na Higsa i CERN skrenuti
trajnu pažnju svih mogućih religioznih organizacija). Potonji šef
komunikacija CERN-a, Arno Marselije, ispričaće se kasnije da je objava
vesti o otkriću Higsovog bozona po vidljivosti bila neuporediva sa bilo
čim što je evropska nauka objavila svetu i da je to jedini put da je
pretekla slične američke i NASA vesti, kao što, uostalom, zahvaljujući
CERN-u, jedino u fizici čestica Evropa ima trenutni primat nad Amerikom i
Kinom.
“Ovo je samo bio početak”, reći će Serđo Bertoluči, tadašnji direktor
istraživanja u CERN-u koji je samo nekoliko dana kasnije došao u posetu
Srbiji, gde je pričao ne samo sa našim fizičarima, nego i studentima i
srednjoškolcima. “Sada predstoji veliko istraživanje osobina Higsa i
njegovog odnosa prema drugim česticama”, rekao je Bartoluči, u odjeku
istih reči koja se nakon 4. jula u Ženevi ponavljale širom sveta.
Prezentacija Fabiole Đanoti čak je sadržala doslovno istu, uokvirenu i u
žuto obojenu poruku: “Ovo je samo početak”, a slično mišljenje imao je
svaki fizičar sa kojim sam tokom 2012. godine razmenio i najmanje
zapažanje o Higsu. I zaista, u narednom periodu, obe kolaboracije, i CMS
i ATLAS, uradiće divovski posao detaljne identifikacije nove čestice –
iz ogromne količine podataka skupljene sudarima na LHC saznaće se
pouzdani podaci o masi, o spinu, ali i zamršeni familiijarni odnosi koje
Higs ima sa drugim česticama.
Deset godina kasnije, međutim, ne svedočimo pojavu takozvane “nove
fizike” kojoj su se fizičari istinski nadali. Stvari koje se iznova
otkrivaju o Higsovom bozonu samo u nagoveštajima otvaraju neka od
poznatih nerešenih pitanja, a Standardni model, teorija koja je
zaokružena otkrićem Higsa, stoji sasvim čvrsto. U nekoj drugoj
disciplini bi se to smatralo više nego zadovoljavajućim, ali fizičari
Standardni model intimno ne smatraju krajnom teorijom i čekaju da ga
zamene prvom prilikom. No, na akceleratoru nakon Higsa nema novih
čestica. Objašnjenje leži u moći samog LHC akceleratora jer su za nova
otkrića, po svemu sudeći, potrebne mnogo veće dostupne energije. Zbog
toga se u dva navrata CERN doslovno vraćao građevinskim radovima i
unapređivao LHC sa ciljem da izvuče što više iz njega, odnosno da
postigne takozvanu veću luminoznost, kako bi se moglo pogledati u
“fiziku iza Higsa”. Pojedinci danas čak misle da je to čista sreća što
je masa ovog bozona u prirodi baš 125 GeV, jer da Higs ima značajno veću
masu, 2012. bi bio nevidljiv za LHC kao što su sada nevidljive stvari
koje fizičari tek treba da otkriju na jačim mašinama.
Mnoge fizičare istinski zanima da li se daljim izučavanjem Higsa može
proveriti teorija supersimetrija, ali je spisak otvorenih pitanja
zaista dug. Misterija koja se skriva u tami, a na koju bi se, kao na
jednu od najvećih tajni savremene nauke, moglo odgovoriti daljim
proučavanjem Higsa je problem tamne materije. On se zapravo tiče i svih
onih koji ne haju previše za nove čestice i njihovu složenu matematiku i
odnosi se na svet oko nas, a koji je daleko veći od onog u detektorima
velikog akcelartora.
Postojanje tamne materije je ustanovljeno na osnovu njenih
gravitacionih efekata, iz načina na koji se kreću zvezde u galaksiji i
galaksije u jatima, ali za razliku od takozvane barionske materije,
tamna materija nije ni viđena, niti ikako izmerena. Fizičari očekuju da
bi neki egzotični raspadi Higsovog bozona mogli da dovedu do nastanka (i
pritom, ulova na akceleratoru!) takozvanih WIMP čestica. Ova skraćenica
označava masivne čestice koje slabo intereaguju i koje su viđene kao
kandidati za čestice koje čine tamnu materiju. Da li će biti ulovljene i
kada, nemoguće je pouzdano reći. “Zagrebali smo površinu”, rekao je pre
tri godine sam Piter Higs (na slici). “Ali, očigledno imamo puno toga
još da oktrijemo”.
Kao i sa mnogim drugim česticama, još od Pola Diraka, koji je tako
nagovestio antimateriju, obično su teoretičari u nekom svom računu
uočavali kako bi morala postojati još neka čestica, inače bi im se
narušavala simetrija ili se javljao kakav faktor viška u jednačini, a
zatim se i u eksperimentu, na detektorima pokazivalo da ta čestica
zaista i postoji i često ima masu i druge osobine koje su joj
teoretičari “predskazali”.
No, sa Higsom stvari nisu išle lako, on je vrlo masivan i bilo je
potrebno napraviti izuzetno moćan akcelerator, sa ogromnom dostupnom
energijom, da bi se izazvali sudari u kojima ima smisla očekivati
oslobađanje bar jednog Higsa. Zbog toga se na njegovu potvrdu čekalo još
od 1964. kad su ga Piter Higs, uporedo sa Robertom Broutom i Fransoa
Anglerom, najavili u seriji radova u prestižnom Physical Review Letters.
Deset godina pošto je otkriven, fizičari u Higsu vide “novi kontinent” i
vole da kažu kako ga sad tek treba istražiti.
—
Tekst: Slobodan Bubnjević*
Foto: CERN
*Po motivima teksta od istog autora koji je prvobitno objavljen u Kulturnom dodatku Politike 2. jula 2022.