Nobel z fizyki 2013

Profesor Peter Higgs - Nobel z fizyki 2013
Peter Higgs (fot. na licencji CC)

Na początku lipca 2012 roku świat obiegła wiadomość o odkryciu w CERN-ie bozonu Higgsa.

Wczoraj, 8 października 2013 roku, Szwedzka Królewska Akademia Nauk nagrodziła nagrodą Nobla autorów koncepcji tej „boskiej cząstki”: Petera Higgsa i François Englerta.

Warto zastanowić się, co to odkrycie oznacza i dlaczego dla naukowców jest tak ekscytujące.

Od początków nowoczesnej nauki, czyli od czasów Galileusza i Newtona fizycy starali się opisać świat i zjawiska przyrodnicze za pomocą równań matematycznych, których nieprzerwanie rosnąca liczba zapewniła wielkie osiągnięcia techniczne, budowę wielu urządzeń od przekładni mechanicznych po superkomputery i opanowanie produkcji wielu nowych tworzyw. Dzięki nim latamy w Kosmos, zastępujemmy uszkodzone części naszych organizmów implantami itd. itd.

Niestety mnogość praw szczegółowych powoduje zagubienie. Ucieczką od niego byłoby odkrycie jednego prawa podstawowego, z którego dałoby się wywieść całą wiedzę fizyczną. Jego poszukiwanie nazwano Wielką Unifikacją, a jej rezultatem był Model Standardowy, który prawie spełniał oczekiwania. „Prawie”, bo wyjaśniał wszystkie rodzaje sił poza grawitacją.

Prof. François Englert - Nobel z fizyki 2013
François Englert (fot. na licencji GNU)

Model Standardowy opisuje prawa fizyczne za pomocą cząstek elementarnych:

  • fermionów, które budują jądra atomowe,
  • bozonów, które przenoszą oddziaływania.

Poznanie natury tych cząstek wyjaśnia budowę ciał, od atomów po cały Kosmos oraz naturę znanych oddziaływań:

  • elektromagnetycznych,
  • słabych (związanych z radioaktywnością),
  • silnych, decydujących o łączeniu cząstek w jądra atomowe.

Model Standardowy był piękną teorią, lecz niestety wnioski z niej płynące nie zgadzały się  z wynikami doświadczalnymi. Wymagał, aby bozony nie miały masy, czemu przeczyły doświadczenia. Próbą ratowania teorii było wymyślenie nowej cząstki, bozonu Higgsa, który nadawał masę innym cząstkom. Wprowadzono go w roku 1964 jako składnik czysto hipotetyczny łatający dziurę w „prawie” doskonałej teorii. Żadne doświadczenia nie potwierdzały jego istnienia.

Od tego czasu trwały poszukiwania. Wreszcie 4 lipca 2012 roku, po wykonaniu tysięcy kosztownych doświadczeń, dwa niezależne zespoły badawcze, używające różnych zestawów detektorów (CMS i ATLAS),  zarejestrowały obecność cząstki elementarnej, której właściwości odpowiadały przewidzianym przez teorię cechom bozonu Higgsa. Od tego czasu Englert i Higgs byli niemal pewnymi kandydatami do Nobla.

Robert Brout nie doczekał Nobla. Zmarł w roku 2011
Robert Brout nie doczekał Nobla. Zmarł w roku 2011 (fot. na licencji GNU)

To, co nazywamy teraz cząstką Higgsa, przewidziały trzy osoby: nieżyjący już Robert Brout i Francois Englert wspólnie opisali mechanizm nadawania masy, zaś Peter Higgs stwierdził, że ten mechanizmie wymaga istnienia cząstki, którą nazwano jego imieniem. Robert Brout zmarł w roku 2011, więc nagrodą 8 mln szwedzkich koron (ok. 4 mln zł) podzielą się dwaj pozostali.

Model Standardowy, mająca fundamentalne znaczenie teoria, znalazła potwierdzenie doświadczalne, a jej twórcy zostali uhonorowani nagrodą Nobla.

Zobacz także:

 

Miejsce: 
Alfred Nobel
Profesor Peter Higgs - Nobel z fizyki 2013
Prof. François Englert - Nobel z fizyki 2013
Robert Brout nie doczekał Nobla. Zmarł w roku 2011