Το μποζόνιο Higgs μπορεί να το έχουμε δει λένε οι φυσικοί στο CERN

Το πιο πολυπόθητο βραβείο στη σωματιδιακή φυσική – το μποζόνιο Higgs – μπορεί να το είδαμε στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στη Γενεύη, είπαν οι ερευνητές σε μια συνέντευξη τύπου σήμερα Τρίτη .

Οι φυσικοί ανακοίνωσαν ότι δύο πειράματα στον LHC (ATLAS και CMS) είδαν ενδείξεις του Higgs με την ίδια περίπου μάζα, φέρνοντας έναν τεράστιο ενθουσιασμό στις τάξεις των φυσικών.

Το απλό γεγονός ότι τόσο ο ανιχνευτής ATLAS όσο και ο CMS φαίνεται να είδαν την ίδια σχεδόν μάζα ήταν αρκετό για να προκαλέσει ένα τεράστιο ενθουσιασμό στην κοινότητα της φυσικής των σωματιδίων.

Όμως, ο επιταχυντής LHC δεν έχει ακόμα αρκετά δεδομένα για να διεκδικήσουν σίγουρα την ανακάλυψη του.

Η οριστική ανακάλυψη του Higgs θα είναι ένα από τα μεγαλύτερα επιστημονικά επιτεύγματα των τελευταίων 60 ετών. Είναι πολύ σημαντικό γιατί μας επιτρέπει να κατανοήσουμε το Σύμπαν, αλλά δεν έχει παρατηρηθεί ποτέ από τα πειράματα.

Αυτό το βασικό δομικό στοιχείο του σύμπαντος είναι ένα σημαντικό στοιχείο που μέχρι τώρα έλειπε από το καθιερωμένο μοντέλο – το «βιβλίο οδηγιών» που περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούν τα σωματίδια και οι δυνάμεις.

Δύο ξεχωριστά πειράματα στον LHC – ATLAS και CMS – έχουν διενεργήσει ανεξάρτητες έρευνες για το μποζόνιο. Επειδή το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν προβλέπει την ακριβή μάζα για το σωματίδιο Higgs, οι φυσικοί πρέπει να χρησιμοποιήσουν τους επιταχυντές, όπως ο LHC, για τη συστηματική εξέταση της περιοχής μέσα στην οποία θα βρίσκεται η μάζα του.

Οι πιθανότερες τιμές για το Higgs όπως τις βρήκαν τα δύο πρόσφατα πειράματα είναι γύρω  στα 124-125 GeV (η κύρια αιχμή στα αποτελέσματα). Το ATLAS το βλέπει από 115,5 έως 131 GeV και από 115 έως 127 GeV το CMS

Στο σεμινάριο που έγινε την Τρίτη 13 Δεκεμβρίου στο CERN, ο επικεφαλής των ATLAS και CMS, δήλωσε ότι βλέπουν "αιχμές" στα δεδομένα τους που έχουν περίπου την ίδια μάζα: 124-125 GeV.

Συγκεκριμένα αν υπάρχει, το πιθανότερο είναι να έχει μάζα από 115,5 έως 131 GeV σύμφωνα με το πείραμα ATLAS, και στο διάστημα από 115 έως 127 GeV σύμφωνα με το CMS.

“Η αιχμή μπορεί να οφείλεται σε μια διακύμανση, αλλά θα μπορούσε επίσης να είναι κάτι πιο ενδιαφέρον. Δεν μπορούμε να αποκλείσουμε τίποτα σε αυτό το στάδιο", δήλωσε ο Fabiola Gianotti, εκπρόσωπος για το πείραμα Άτλας.

Ο δε Guido Tonelli, εκπρόσωπος του πειράματος CMS, δήλωσε: “Η αιχμή είναι πιο συμβατή με το Καθιερωμένο Μοντέλο Higgs στην περιοχή των 124 GeV και κάτω, αλλά η στατιστική βεβαιότητα δεν είναι αρκετά μεγάλη για να πούμε οτιδήποτε σίγουρο. Από σήμερα, αυτό που βλέπουμε είναι σύμφωνο είτε με μια διακύμανση υποβάθρου ή με την παρουσία του μποζονίου."

Ο Rolf-Dieter Heuer, γενικός διευθυντής του CERN, δήλωσε ότι παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει αντιστοιχία μεταξύ των δύο πειραμάτων, χρειαζόμαστε περισσότερο σίγουρους αριθμούς.

Καμία από τις αιχμές που είδαν τα πειράματα δεν έχουν περισσότερο από ”δύο σίγμα" επίπεδο βεβαιότητας. Και μόνο αν κάνουμε ανεξάρτητες επιβεβαιώσεις του Higgs με άλλα πειράματα και βρίσκαμε ευρήματα με πέντε σίγμα θα γίνονταν δεκτά από όλους.

Το επίπεδο των “πέντε σίγμα" σημαίνει ότι υπάρχουν λιγότερη από 1 σε 1.000.000 πιθανότητα τα δεδομένα της αιχμής να είναι ένα στατιστικό λάθος.

Η διαδικασία με επίπεδο «τριών σίγμα» αντιπροσωπεύει περίπου την ίδια πιθανότητα με το αν πετάξουμε  ένα νόμισμα και βρούμε οκτώ κεφάλια στη σειρά. Ενώ «πέντε σίγμα», από την άλλη πλευρά, θα αντιστοιχούσε αν πετώντας το νόμισμα βρίσκαμε 20 κεφάλια στη σειρά.

Ένας άλλος παράγοντας που περιπλέκει τα πράγματα είναι ότι αυτοί οι δελεαστικοί υπαινιγμοί βρίσκονται μόνο σε μια χούφτα γεγονότων από τα δισεκατομμύρια των συγκρούσεων που αναλύθηκαν στον LHC.

Ο Rolf-Dieter Heuer, γενικός διευθυντής του CERN δήλωσε: "Μπορούμε να παραπλανηθούμε από τον μικρό αριθμό των συμβάντων, γι ‘αυτό χρειαζόμαστε περισσότερα στατιστικά στοιχεία", αλλά πρόσθεσε: “Είναι συναρπαστικό αυτό που ήδη βρήκαμε"

Αν υπάρχει, το Higgs είναι πολύ βραχύβια, τότε γρήγορα διασπάται ή μετατρέπεται σε πιο σταθερά σωματίδια. Υπάρχουν αρκετοί διαφορετικοί τρόποι να συμβεί αυτό, που δίνει στους επιστήμονες διαφορετικές διαδρομές για να αναζητήσουν το μποζόνιο.

Ειδικότερα οι φυσικοί εξέτασαν διαδρομές διάσπασης για το σωματίδιο Higgs, που παράγουν μια χούφτα μόνο γεγονότων, αλλά έχουν το πλεονέκτημα ότι διαθέτουν λιγότερο θόρυβο στα δεδομένα. Αυτός ο θόρυβος του περιβάλλοντος αποτελείται από τυχαίους συνδυασμούς των γεγονότων, μερικά από τα οποία μπορεί να μοιάζουν με την διάσπαση του Higgs.

Άλλοι τρόποι διάσπασης παράγουν μεν περισσότερα γεγονότα – που είναι καλύτερο για την στατιστική βεβαιότητα – αλλά και περισσότερο θόρυβο δε. Ο Heuer δήλωσε πως οι φυσικοί είχαν «συμπιεστεί» μεταξύ αυτών των δύο επιλογών.

Ο Stefan Soldner-Rembold, από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ χαρακτήρισε την ποιότητα των αποτελεσμάτων του LHC "εξαιρετική", προσθέτοντας: “Μέσα σε ένα χρόνο θα είμαστε σε θέση ίσως να γνωρίζουμε αν το σωματίδιο Higgs υπάρχει, αλλά είναι πιθανόν να μην πρόκειται για ένα χριστουγεννιάτικο δώρο . "

Πάντως, ακόμα και αν βρεθεί το «σωματίδιο του Θεού», πάλι θα παραμένει ανοιχτό το ερώτημα όχι γιατί έχουν μάζα τα άλλα υποατομικά σωματίδια, αλλά γιατί έχουν τη συγκεκριμένη μάζα. Όπως δήλωσε η φυσικός του πανεπιστημίου Χάρβαρντ, Λίζα Ράνταλ, σύμφωνα με την θεωρία του κβαντικού πεδίου (που συνδυάζει την κβαντομηχανική και την ειδική σχετικότητα), οι μάζες αυτές θα έπρεπε να είναι χιλιάδες τρισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερες. Άρα, θα πρέπει να αναμένεται μελλοντικά μία ακόμα σημαντικότερη ανακάλυψη, πέρα από το «Χιγκς», που θα ερμηνεύσει καλύτερα το «Καθιερωμένο Μοντέλο».

Τέλος, όπως δήλωσε ο διάσημος φυσικός Στίβεν Γουάινμπεργκ, του πανεπιστημίου του Τέξας, ένας από τους «πατέρες» του «Καθιερωμένου Μοντέλου» στη δεκαετία του ΄60, τυχόν αποκλεισμός της ύπαρξης του σωματιδίου του Χιγκς ανοίγει το δρόμο για την αναζήτηση μίας πιο «εξωτικής» Φυσικής, με περισσότερα υποατομικά σωματίδια, περισσότερες δυνάμεις και έξτρα διαστάσεις στην Φύση, από όσες είναι γνωστές ως τώρα…

Πηγή: BBC