Omanimelise bosoni ennustamine tõi Nobeli füüsikapreemia Englertile ja Higgsile

 (5)
Omanimelise bosoni ennustamine tõi Nobeli füüsikapreemia Englertile ja Higgsile
Englert ja HiggsReuters / Scanpix

Meie teame seda asja Higgsi bosoni nime all, kuigi tegelikult on põhjust rääkida sellest algosakesest nime all Brout-Englert-Higgsi boson. Kuigi teadusmaailmas ikka kehtib veel mõningane kahtlus, kas see boson on lõplikult tõestatud, luges Rootsi Nobeli-komitee eakate meeste töö füüsikapreemia vääriliseks.

Higgsi boson on massiivne elementaarosake, mille eksistentsi ennustasid Robert Brout, François Englert, Peter Higgs, Gerald Guralnik, Carl Richard Hagen ja Tom Kibble 1964. aastal ning mis on oluline osa osakestefüüsika standardmudelist. Kuuest tollasest autorist kaks, Englert ja Higgs said nüüd oma teooria eest ka Nobeli füüsikapreemia, nende kolmas kaaslane Brout suri kahjuks 2011. aastal ilma oma töö tulemusi nägemata.

4. juulil 2012 teatasid Suure Hadronite Põrgutiga töötavad teadlased, et avastasid elementaarosakese massiga 125–127 GeV/c2, mis tõenäoliselt on Higgsi boson.

François Englert on belglasest teoreetilise füüsika emeriitprofessor, sündinud 1932. aastal, kes enamiku oma karjäärist õpetas Brüsseli ülikoolis.  Järeldustele, mis viisid lõpuks Higgsi bosoni leidmiseni, jõudsid esmalt Brout ja Englert, kuigi Higgs arendas nende ideed oluliselt edasi. Englert ütles pressikonverentsil telefoni teel, et pole veel otsustanud, mida preemiarahaga peale hakata.

Seotud lood:

Peter Higgs (s 1929) on enamiku elust õpetanud Edinburghi ülikoolis. Higgs oli esimene, kes pakkus 1964. aastal välja, et osakestefüüsika standardmudelis peab olema kõigile teistele osakestele massi andev hüpoteetiline elementaarosake. Seda osakest on hakatud tema järgi nimetama Higgsi bosoniks. Nobeli füüsikapreemia väljakuulutamine venis täna tund aega, sest Higgsi polnud võimalik telefonitsi kätte saada, väidetavalt võttis ka preemia välja andmise lõplik otsustamine hommikul üsna kaua aega.

Peter W. Higgs Reuters / Scanpix

Higgsi bosonil on standardmudelis unikaalne roll, kuna see seletab, miks teistel elementaarosakestel (peale footoni ja gluuoni) on mass. Konkreetselt seletab Higgsi boson, miks footon on massitu, aga W- ja Z-bosonid väga massiivsed. Elementaarosakeste massid ning erinevused nõrga (mida kannavad üle W- ja Z-bosonid) ning elektromagnetilise (mida kannab üle footon) vastasmõju vahel on väga olulised mateeria mikrostruktuuri ja sellest tulenevalt makrostruktuuri uurimisel. Elektronõrga vastasmõju teoorias kirjeldab Higgsi boson leptonite ja kvarkide masse. Kuna Higgsi bosonil endal on mass, siis järelikult peab ta ka iseendaga interakteeruma, vahendab Vikipeedia.

Kuna Higgsi boson on väga massiivne ja laguneb peaaegu kohe pärast tekkimist, siis saab seda vaadelda ainult väga suure energiaga osakeste kiirendis. Eksperimente, mis proovivad Higgsi bosonit vaadelda, tehti kuni 2011. aastani Fermilabi kiirendis Tevatron ja 2010 algas töö CERN-is kiirendil LHC. Selleks, et standardmudel oleks matemaatiliselt kooskõlaline, on vaja, et iga massi tekitav mehhanism muutuks tuvastatavaks energiatel, mis on suuremad kui 1,4 TeV.

LHC on ehitatud selleks, et põrgatada kokku prootonite kiiri 7-8 TeV juures ning selle üks eesmärk on just uurida seda, kas Higgsi boson eksisteerib ja missugused on selle omadused. 4. juulil 2012 teatasid LHC kaks peamist eksperimenti ATLAS ja CMS mõlemad, et nad olid leidnud uue bosoni, mille mass on umbes 125 GeV/c2, mis on "kooskõlas Higgsi bosoniga".

Kuigi leitud osakesel on omadusi, mis meenutavad Higgsi bosonit, siis mõlemad uurimisrühmad tunnistasid, et rohkem tööd on vaja teha, et lõplikult kinnitada, et tegu tõesti on Higgsi bosoniga ning millist standardmudeli versiooni see sellisel juhul kõige paremini toetab.

Suur Hadronite Põrgati CERN-is AFP / Scanpix