Przydałoby się wreszcie kilka odpowiedzi

Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem i Wielki Zderzacz Hadronów wznowi wiosną swoje operacje, to kolejne miesiące tego roku mogą przynieść przełom w fizyce cząstek elementarnych. Ogólnie mówi się o dwóch możliwościach. Albo okaże się, że fizycy-teoretycy, którzy rozwijają teorię cząstek supersymetrycznych, mają rację i zostaną one odkryte, albo też dowiemy się, że niczego takiego w przedziale dostępnych nam energii nie widać i wtedy czeka nas... No właśnie – co?

Tak, odkryliśmy cząstkę Higgsa (bozon), ale nie wiemy, jakiego jest rodzaju, a niektóre teorie sugerują, że istnieje ich aż pięć typów. Odkrycia prowadzą do kolejnych pytań na temat Wszechświata, które pozostają bez odpowiedzi. W pewnym sensie Wielki Zderzacz Hadronów dopiero rozpoczął pracę. Naukowcy szacują, że tak naprawdę LHC pozyskał dopiero jeden procent danych, których od niego oczekujemy w czasie całego okresu użytkowania.

Wkroczenie na energetyczne poziomy zderzeń 13 TeV, a potem, jeśli się da, 14 TeV to zetknięcie z obszarami nieznanymi współczesnej fizyce. Naukowcy mają nadzieję, że dzięki osiągnięciu tak gigantycznych energii będzie możliwe zaobserwowanie nowych cząstek. Wśród nich mają znaleźć się te stanowiące tzw. ciemną materię (2), mające naturę będącą bodaj największą zagadką kosmologiczną, oprócz „ciemnej energii”. Te hipotetyczne cząstki nazywane są WIMP (Weakly Interacting Massive Particles – „słabo oddziałujące cząstki masywne”), a ich pojawienie sygnalizowane byłoby nie wprost, lecz przez oznaki takie, jak niedobory energii i pędu cząstek powstałych podczas zderzenia, zmierzone przez cztery detektory LHC.

Sam bozon Higgsa kryje w sobie wiele tajemnic. Fizycy np. zastanawiają się, dlaczego jego masa znajduje się w niezbyt stabilnej strefie opisywanej przez Model Standardowy. „Jeśli istnieje tylko standardowy Higgs i nic więcej, masa tego bozonu jest w teorii mało ustabilizowana,” mówi serwisowi symmetrymagazine.org dr Hideki Okawa z Narodowego Laboratorium Brookhaven. „Wielu ludzi uważa, że musi być coś więcej, co stabilizuje masę cząstki Higgsa”, kontynuuje, dodając, że większa liczba odmian tego bozonu uczyniłaby tę teorię „bardziej naturalną”.

Dogłębniejsze analizy bozonu Higgsa, przeprowadzone po jego odkryciu, pokazały, że zachowuje się jak pojedyncza cząstka. Prawdę mówiąc, fizycy liczyli na większą złożoność – całą rodzinę tego rodzaju bozonów różniących się od siebie nieco właściwościami. Stanowiłoby to krok w kierunku poznania zjawisk dotychczas niedających się wyjaśnić: grawitacji, ciemnej materii i energii. W nowej odsłonie, jak piszą uczeni w wielu dostępnych analizach, mogą pojawić się nowe, znacznie cięższe, cząstki Higgsa.

Zapraszamy do lektury tematu numeru w magazynie Młody Technik.