Ένα νέο σωματίδιο, συμβατό με το μποζόνιο του Χιγκς, ανακαλύφθηκε από τους ερευνητές του CERN που αναζητούν τα ίχνη του στο πλαίσιο του Μεγάλου Πειράματος στον μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων, αλλά διαδικασίες επαλήθευσης είναι ακόμη αναγκαίες για να διασφαλισθεί ότι πρόκειται πραγματικά για τον κρίκο που λείπει στην αλυσίδα των στοιχειωδών σωματιδίων, ανακοίνωσε σήμερα ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικής Έρευνας (CERN).
Τι είναι το μποζόνιο του Χιγκς;
Το μποζόνιο του Χιγκς είναι το σωματίδιο που αντιστοιχεί στο πεδίο του Χιγκς, το οποίο προσδίδει μάζα στην ύλη. Είναι στοιχειώδες σωματίδιο, δηλαδή δεν έχει εσωτερική δομή και δεν αποτελείται από άλλα, συστατικά σωματίδια. Παρόλα αυτά, είναι εξαιρετικά ασταθές και όταν σχηματιστεί καταρρέει σχεδόν ακαριαία και δίνει άλλα υποατομικά σωματίδια. Οι επιστήμονες κουράστηκαν πολύ να προσδιορίσουν την πιθανή του μάζα, η οποία εκτιμάται τώρα στα γύρω στα 121 γιγαηλεκτρονιοβόλτ (Gev), περίπου 130 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του πρωτονίου.
Τι είναι το πεδίο Χιγκς;
Αν και λέγεται και γράφεται ευρέως ότι το μποζόνιο του Χιγκς δίνει στα στοιχειώδη σωματίδια τη μάζα τους, αυτό δεν είναι απόλυτα σωστό. Τη μάζα τη δίνει το πεδίο του Χιγκς, το οποίο δεν την δημιουργεί εκ του μηδενός αλλά την εμπεριέχει από πριν ως ενέργεια.
Τη στιγμή που εμφανίστηκε το Σύμπαν, τα στοιχειώδη σωματίδια δεν είχαν μάζα. Αυτό άλλαξε ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου αργότερα, όταν εμφανίστηκε το πεδίο του Χιγκς, λέει η θεωρία. Ορισμένα σωματίδια όπως το φωτόνιο μπορούν να κινούνται μέσα στο πεδίο χωρίς να συναντούν αντίσταση, γι’ αυτό και δεν έχουν μάζα. Άλλα σωματίδια, όπως το πρωτόνιο και το ηλεκτρόνιο, κολυμπούν με δυσκολία μέσα στο πεδίο. Και όσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση που συναντούν, τόσο μεγαλύτερη η μάζα τους.
Γιατί το Χιγκς αποκαλείται «σωματίδιο του Θεού;»
Πρόκειται για ατυχές παρατσούκλι με το οποίο δυσανασχετoύν πολλοί επιστήμονες,συμπεριλαμβανομένου του ίδιου του Πίτερ Χιγκς που δηλώνει άθεος. Η ονομασία προέρχεται από το βιβλίο The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question? («Το Σωματίδιο του Θεού: Αν το Σύμπαν είναι η απάντηση, τότε ποια είναι η ερώτηση;» που εκδόθηκε το 1993. Ο συγγραφέας του, ο νομπελίστας φυσικός Λίον Λέντερμαν, έχει παραδεχτεί ότι δέχτηκε πιέσεις από τους εκδότες να αλλάξει το όνομα που είχε αρχικά επιλέξει: The Goddamn Particle, ή «το καταραμένο σωματίδιο» σε ελεύθερη απόδοση.
Πού βρίσκεται στη φύση το μποζόνιο του Χιγκς;
Τα μποζόνια Χιγκς δεν υπάρχουν πουθενά σε σταθερή κατάσταση. Δεν μπορεί κανείς να μαζέψει σε ένα κουτί μποζόνια Χιγκς. Το σωματίδιο υπάρχει μόνο στιγμιαία σε συνθήκες ακραίας θερμοκρασίας, ή ενέργειας όπως προτιμούν να λένε οι φυσικοί. Τέτοιες θερμοκρασίες υπήρξαν μερικές στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και παράγονται σήμερα στο τούνελ του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN. Το σωματίδιο μπορεί επίσης να εμφανίζεται στιγμιαία σε τυχαία συμβάντα υψηλής ενέργειας, για παράδειγμα κατά την πρόσκρουση κοσμικών ακτίνων στη γήινη ατμόσφαιρα, ωστόσο δεν είναι συστατικό της καθημερινής πραγματικότητας.
Υπάρχουν όμως και τα λεγόμενα «εικονικά» σωματίδια Χιγκς, τα οποία εμφανίζονται κυριολεκτικά από το πουθενά και εξαφανίζονται μια στιγμή αργότερα. Τα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν μάζα πιστεύεται ότι αποκτούν αυτή την ιδιότητα όταν αλληλεπιδρούν με το πεδίο μέσω εικονικών σωματιδίων.
Με άλλα λόγια, το Χιγκς μπορεί να εμφανιστεί οπουδήποτε αλλά μόνο για μια στιγμή.
Χιγκς: «Σαμπάνια!»
«Σαμπάνια! « : με αυτόν τον τρόπο εξέφρασε ο Bρετανός φυσικός Πίτερ Χιγκς, 83 ετών, τη χαρά του μετά την ανακοίνωση για την ανακάλυψη ενός νέου υποατομικού σωματιδίου «συμβατού» με το μποζόνιο που φέρει το όνομά του και του οποίου την ύπαρξη είχε προϋποθέσει εδώ και 50 χρόνια.
«Είμαι έκπληκτος από την απίστευτη ταχύτητα με την οποία υπήρξαν αυτά τα αποτελέσματα…Ποτέ δεν είχα διανοηθεί ότι θα παρακολουθούσα εν ζωή κάτι τέτοιο και θα ζητήσω από την οικογένειά μου να βάλει τη σαμπάνια να παγώνει», αναφέρει σε ανακοίνωσή του η οποία εστάλη από το Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου όπου διδάσκει.
Ο ίδιος ωστόσο ήταν παρών στο επιστημονικό σεμινάριο που οργανώθηκε από το CERN στη Γενεύη για την παρουσίαση των ιστορικών αποτελεσμάτων του Μεγάλου Πειράματος.
Το 1964, ο Πίτερ Χιγκς είχε προεξοφλήσει την ύπαρξη του μποζονίου που φέρει το όνομά του, διατυπώνοντας μαζί με τους συναδέλφους του Ρόμπερτ Μπράουτ και Φρανσουά Ενγκλερτ, τη θεωρία του πεδίου Χιγκς, ενός πεδίου που διαπερνά το Σύμπαν δίνοντας μάζα στα στοιχειώδη σωματίδια.
Η απόρριψη
Σε μια από τις μεγαλύτερες αστοχίες στα χρονικά της επιστήμης, η εργασία με την οποία ο Χιγκς διατύπωνε τη θεωρία του πεδίου είχε αρχικά απορριφθεί από την έγκριτη επιθεώρηση Physics Letters, με το επιχείρημα ότι «δεν έχει εμφανή σχέση με τη φυσική».
Ο Χιγκς έστειλε τότε το άρθρο σε μια άλλη σημαντική επιθεώρηση, το Physical Review Letters, προσθέτοντας στο τέλος μια επιπλέον παράγραφο, στην οποία εξηγούσε ότι η θεωρία του πεδίου Χιγκς προέβλεπε την ύπαρξη ενός άγνωστου σωματιδίου, του σωματιδίου Χιγκς.
Κυρίως για λόγους δημοσιότητας, το νέο θεωρητικό σωματίδιο βαφτίστηκε «σωματίδιο του Θεού», ένα παρατσούκλι που έχει δηλώσει ότι απεχθάνεται ο άθεος Δρ Χιγκς. Η υπόθεση έλαβε διαστάσεις και λόγω της διαφωνίας του Χιγκς με τον Στίβεν Χόκινγκ, ο οποίος υποστήριζε μέχρι τέλους ότι το μποζόνιο του Χιγκς δεν υπάρχει -τελικά όμως φαίνεται ότι έχασε το στοίχημα.