Prof. Ryszard Tadeusiewicz: W czasie wakacji popatrzmy także w niebo
Zazwyczaj przebywamy w miejscach, w których obserwacja nocnego nieba jest bardzo utrudniona. Oświetlenie ulic, świecące okna domów, nawet oświetlone ogrody powodują, że bardzo rzadko możemy coś zobaczyć na rozgwieżdżonym niebie.
Ale wyjazd na wakacje jest okazją, żeby w niebo spojrzeć i się trochę zadumać. Oczywiście na tarasie oświetlonego hotelu nadal nic nie zobaczymy, ale spacer brzegiem morza czy wyjście do górskiej doliny otwiera nad nami przestwór Kosmosu, o którym rzadko myślimy, ale który nam stale towarzyszy. Warto wtedy pomyśleć także o tym, że ten Kosmos jest naprawdę dobrze zbudowany.
Do lipca 2012 roku nie mieliśmy takiej pewności.
Przypomnę, o co chodziło.
Od czasów Galileusza i Newtona fizycy usiłowali coraz dokładniej opisywać świat za pomocą równań matematycznych. Znaleźli matematyczne prawa, dzięki którym można opisać ruch różnych ciał i dzięki temu potrafimy zbudować samochód albo przewidzieć zaćmienie słońca. Zbudowali prawa opisujące zjawiska elektryczne, dzięki czemu umiemy zbudować żarówkę, komputer czy telefon. Odkryli prawa opisujące atomy i dlatego mamy dziś nowe materiały, jakich nie stworzyła Natura.
Im więcej było tych praw, tym więcej potrafiliśmy osiągnąć w technologii, ale tym bardziej rodziła się tęsknota za tym, żeby stworzyć jedno prawo, z którego dało by się wyprowadzić wszystkie te prawa szczegółowe. To dążenie nazwano Wielką Unifikacją, a to jedno prawo, które miało zawrzeć w sobie prawie całą wiedzę fizyczną nazwano Modelem Standardowym. Piszę „prawie”, bo modelem tym nie udało się objąć grawitacji – ale całą resztę tak.
Model Standardowy wymyślili fizycy już dość dawno. Opisuje on prawa rządzące Światem poprzez wprowadzenie koncepcji tak zwanych cząstek elementarnych. Są dwa rodzaje tych cząstek: fermiony, które budują jądra atomowe oraz bozony, które przenoszą oddziaływania. Z nich składają się atomy, związki chemiczne, nasze ciała i cały Kosmos. Gdy się pozna i opisze te cząstki i zrozumie naturę różnych oddziaływań to będzie można zrozumieć, czemu pewne substancje leczą, albo jakie procesy zachodzą w półprzewodnikach gdy wysyłamy sms z komórki.
Model Standardowy był piękny. Walor piękna ma duże znaczenie w dociekaniach fizycznych, bo wielu badaczy wierzy, że tylko piękny wzór matematyczny poprawnie opisuje świat. Ale model ten miał jedną wadę: wnioski z niego wypływające nie zgadzały się z doświadczeniem. Przyczyną był fakt, że Model Standardowy wymagał, by pewne bozony nie miały masy, a badania empiryczne temu przeczyły. Żeby uratować tę piękną teorię dołożono do niej (trochę desperacko) dodatkowy składnik, który nadawał innym cząstkom masę. Był to bozon Higgsa. Składnik ten, gdy go wprowadzono (w 1964 roku) był czysto hipotetyczny. Żadne doświadczenie fizyczne nie potwierdzało jego istnienia! Ale fizycy wierzyli, że istnieje.
Prowadzono tysiące kosztownych doświadczeń, gromadzono miliony obserwacji – a bozon Higgsa wciąż był nieuchwytny. Aż wreszcie 4 lipca 2012 roku dwa niezależne zespoły badawcze w CERN używające różnych zestawów detektorów (CMS i ATLAS) zarejestrowały obecność cząstki elementarnej, której właściwości odpowiadają przewidzianym przez teorię cechom bozonu Higgsa.
Fundamentalna teoria fizyczna zyskała doświadczalne potwierdzenie!
Mówi się o bozonie Higgsa, że to boskiej cząstka.
Otóż postulując pół wieku temu istnienie tej przez nikogo nie widzianej cząstki, która była potrzebna po to, żeby można było w sposób spójny opisać cały świat jedną teorią – Higgs podobno powiedział:
- Ta cząstka musi istnieć dla zapewnienia ładu, a Bóg stwarzając świat nie mógł przecież dopuścić chaosu.
A teraz wiemy, że ta cząstka istnieje.
Czy to nie piękne?