Az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) tudósai újabb elemzéseik után csütörtökön Genfben tett bejelentésük szerint egyre biztosabbak benne, hogy a tavaly felfedezett rejtélyes szubatomi részecske valóban a többi részecske tömegéért felelős Higgs-bozon.
A CERN két független kutatócsoportja, a CMS- és az ATLAS-kísérlet felelősei hangsúlyozták: valóban egyre inkább úgy tűnik, hogy a 2012-ben azonosított bozon az "isteni részecske", ennek ellenére még több időre van szükség a teljes bizonyossághoz. Az új mérések mindenesetre alátámasztották a tavaly júliusi eredményeket. Ezek alapján a CERN közleményére hivatkozva több hírforrás is azt írta: szinte biztosra vehető, hogy a Higgs-bozont azonosították.
A CERN azt követően tett bejelentést erősödő bizonyosságáról, hogy egy olaszországi konferencián a CMS- és az ATLAS-kísérlet tudósai beszámoltak elemzéseik legújabb eredményeiről. "A 2012-es adatok teljes körű elemzése utáni első eredmények jelentősek, és számomra biztos, hogy a Higgs-bozonról van szó, ennek ellenére még mindig hosszú út vár ránk a bozon természetének feltárására" - jelentette ki Joe Incandela, a CMS-kísérlet vezetője.
A két független kutatócsoport júliusban mintegy 400 trillió proton-proton ütközési adat elemzése alapján jelentette be, hogy a többi részecske tömegéért felelős Higgs-bozon létezésére utaló bizonyítékokat talált a nagy hadronütköztetőben (LHC). Azóta a vizsgált ütközések számát csaknem megháromszorozták. Az elemzések jelenlegi állása szerint a tavaly bemutatott szubatomi részecske jellegzetességei továbbra is konzisztensek a Higgs-bozonnal. A CERN közleménye szerint még tisztázásra vár, hogy a részecske "pusztán" a világegyetem működéséről szóló standard modell utolsó hézagát betöltő Higgs-bozon, vagy valami "egzotikusabb".
Mivel más szubatomi részecskék is produkálhatták a Higgs-bozon létének bizonyítékaként értékelt jelenségeket, a bizonyítottságnak nagyon erősnek kell lennie. Júliusában a CERN fizikusai 5 szigma bizonyosságról beszéltek felfedezésük kapcsán. A szigma a részecskefizikai kísérletek bizonyosságát jelző érték. A skálán az 1-es érték még véletlenszerű statisztikai ingadozás is lehet az adatokban, a 3 szigma már bizonyítéknak számít, de csak 5 szigmánál mondják ki a felfedezés szót. Ez azt jelenti, hogy kevesebb, mint egy a millióhoz a valószínűsége, hogy az eredményeket valamilyen statisztikai fluktuáció váltotta ki.
A Higgs-mechanizmus úgy egészíti ki a standard modellt, hogy megteremti a tömegeket. Nélküle az elemi részecskéknek nincs tömegük. A bozon Peter Higgs angol fizikusról kapta nevét. A tudós már 1964-ben megjósolta az "isteni részecske" létét. Úgy vélte, hogy a kérdéses bozon betölti a rést a természet alapvető működését leíró standard modellben. A részecskét az 1980-as évektől keresik a tudósok.
A Higgs-bozonnak gyakorlatilag nincsenek tulajdonságai, minden tulajdonsága zérus a tömegén kívül, ezért skalár részecskének hívják. Sokáig senki sem volt hajlandó elhinni, hogy ilyen részecske létezhet, de ahogy pontosodtak a kísérletek és a számítások, egyre inkább úgy tűnt, hogy ez a részecske megkerülhetetlen. A nagy hadronütköztető CMS- és ATLAS-kísérletének fő célja épp a Higgs-bozon megkeresése.
Magyar vélemények
A 2012 júliusában bejelentett új részecskéről mindeddig óvatosan fogalmaztak a fizikusok: a "Higgs-bozonhoz hasonló részecskeként" említették. Mostantól azonban nyugodtan lehet Higgs-bozonnak nevezni: az azóta összegyűlt és elemzett adatok megerősítették, hogy valóban egy Higgs-bozonról van szó (néhány fontos részlet az alábbi keretes írásban olvasható). Az eredményeket a részecskefizikusok szokásos tavaszi konferenciáján (Moriond Conference) jelentették be március 14-én.
A Nagy Hadronütköztetőből (LHC) 2012-ben begyűjtött teljes adattömeg elemzése alapján az új részecske zérus spinnel és pozitív paritással rendelkezik. Ezzel minden kvantumszáma 0, ami kulcsfontosságú eredmény, mert így valóban egy úgynevezett skalár-részecskéről van szó. Ilyet eddig nem ismertek a fizikusok. Mindeddig nyitva maradt a lehetőség, hogy a spin 2-es, de ezt mostanra sikerült kizárni. Ehhez 2,5-szer annyi adatot elemeztek, mint amennyi alapján a 2012. júliusi bejelentés történt.
A Higgs-bozon létezését a CMS és az ATLAS kísérlet is megerősítette, egymástól független mérésekkel. Az viszont még nem jelenthető ki biztosan, hogy ez a Higgs-bozon valóban az a részecske, amelyet Peter Higgs megjósolt. Vagyis még nem biztos, hogy ez a Higgs-bozon a Standard Modell Higgs-bozonja. Lehetséges, hogy a Standard Modell egyik kiterjesztésének, a szuperszimmetriának a legkönnyebb Higgs-bozonját látjuk (az ottani 5 féle Higgs-bozonból).
"Bár biztosan még valóban nem lehet kijelenteni, sajnos igen valószínű, hogy a Standard Modell Higgs-bozont fedeztük fel. Azért mondom, hogy sajnos, mert a Standard Modell nem ad választ néhány fontos fizikai problémára, így például az Univerzum sötét anyagának természetére" - mondja Horváth Dezső, a Debreceni Egyetem professzora, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója.
A kérdés eldöntéséhez sokkal több adat kell, ezeket a 2015-ben nagyobb energián újrainduló LHC képes lesz előállítani. Ezekből az adatokból - amelyek egy részét Budapesten tárolják majd - láthatóak lesznek majd a Higgs-bozon további bomlási módjai. Jelenleg ugyanis csak a két legritkább, de a háttérzajból legjobban kiugró két bomlást látják a detektorok (ezekben a Higgs-bozon két fotonra, illetve 2 Z-bozonra bomlik, de további 4 bomlási mód létezik).
"Ha kiderül, hogy tényleg a Standard Modell Higgs-bozont fedeztük fel, akkor nagyon meggyengül például a szuperszimmetria elmélete, és új modellek után kell néznie az elméleti fizikusoknak. Emellett pedig olyan új gyorsítót, egy lineáris elektron-pozitron ütköztetőt kellene építeni, amellyel pontosan ki lehet majd mérni a Higgs-bozon tulajdonságait" - mondja Horváth Dezső.
