LHC wciąż nie działa, a tymczasem CERN zaczyna mieć konkurencję. Być może to nie naukowcy spod Genewy jako pierwsi potwierdzą istnienie „Boskiej cząsteczki”. Na starcie stawili się bowiem Amerykanie.
Nieuchwytna cząstka
Bozon Higgsa to cząstka, która została przewidziana teoretycznie, ale nie potwierdzono jeszcze jej istnienia doświadczalnie. Istnienie bozonu Higgsa jest postulowane przez Model Standardowy – zgodnie z tzw. mechanizmem Higgsa pola kwantowe sprzęgają się z polem Higgsa, w wyniku czego następuje spontaniczne złamanie symetrii, a bezmasowe cząstki Modelu Standardowego nabierają masy. Właśnie dlatego bozon Higgsa nazywany jest też „Boską cząsteczką” - ponieważ ma być odpowiedzialny za to, że materia posiada masę.
Warto pamiętać, że bozon Higgsa to jedna z dwóch cząstek przewidzianych w Modelu Standardowym, których jeszcze nie zaobserwowano. Aby potwierdzić istnienie cząstki Higgsa, w CERN powstał największy zderzacz hadronów, LHC. Problem polega jednak na tym, że dzieło europejskich naukowców wciąż na dobre nie ruszyło, a prawdopodobieństwo, że amerykański zderzacz Tevatron wykryje bozon Higgsa, w najgorszym razie wynoszą 50 proc. W najlepszym 96 proc., pochwalili się właśnie Amerykanie z Fermilab, instytucji, która dysponuje Tevatronem.
"Stary, ale jary"
Tevatron wybudowano w latach 1983-1999. To poprzednik europejskiego Wielkiego Zderzacza, który czasu uruchomienia LHC zderzał cząstki o najwyższych energiach. Dopóki LHC stoi, Tevatron wciąż jest najpotężniejszy. Obydwie maszyny stosują zresztą tę samą metodę poszukiwań: zderzania subatomowej materii, rozpędzonej do bardzo dużych prędkości. Jeśli bozon Higgsa istnieje, prędzej czy później pokaże się wśród „odprysków” powstałych na skutek tych zderzeń.
LHC wciąż jednak nie działa. Lyn Evans, walijski uczony, który dowodzi projektem LHC od jego fazy koncepcyjnej, żali się, że poślizgi czasowe sprawią, iż największe odkrycie w fizyce wymyka się Europejczykom z rąk. Właśnie o tym rozmawiali przedstawiciele CERN i Fernilab na dorocznym zjeździe Amerykańskiego Stowarzyszenia ds. Rozwoju Naukowego (American Association for the Advancement of Science - AAAS), który odbył się w dniach 12-16 lutego tego roku w Chicago.
CERN bez nagrody
Zidentyfikowanie tzw. ”Boskiej Cząsteczki” było celem CERNu od samego początku jego istnienia, czyli od lat 1980. Kiedy uruchamiano LHC we wrześniu 2008, przepowiadano, że bozon „objawi” się światu latem 2009 roku. Nieprzewidziany 12-miesięczny postój akceleratora wstrzymał eksperymenty. Wykorzystał to Fermilab, zwiększając intensywnośc badań prowdzonych w zderzaczu Tevatron w Illinois. Paradoksalnie – to, na co Europejczycy czekali z drżeniem serca jako na koniec świata, czyli intensywne zderzanie cząstek o wysokiej energii w specjalnym zderzaczu, po drugiej stronie Atlantyku jest naukową codziennością…
Pier Oddone, nadzorujący działania Tevatronu, zaprezentował wyniki prac swojego zespołu. „ Istnieje bardzo duża szansa na to, że zobaczymy ślady bozonu Higgsa zanim zrobią to specjaliści z LHC” – chwali się dr Dmitri Denisov z Fermilab. – „Myślę, że mamy następne dwa lata na poszukiwania, jeśli wziąć pod uwagę to, co o dacie startu LHC powiedział nam Lyn Evans”. Złośliwe? Nie, realistyczne.
Eksperymenty prowadzone przy użyciu akceleratora LEP w CERN w latach 1990-2000 wykazały, że jeżeli cząstka Higgsa istnieje, to jej energia przekracza 114 GeV (gigaelektronowolta). “Prawdopodobieństwo tego, że to my zobaczymy bozon Higgsa jako pierwsi, wynosi 90 proc., jeśli ma on dużą masę. Jeżeli wynosi ona około 170 GV, to szanse są jeszcze większe i wynoszą 96 proc” – chwali się Denisov. Jeśli ostatnie przypuszczenie okaże się prawdą, specjaliści z Fermilab mają nadzieję zobaczyć bozon już tego lata.
Kto pierwszy na mecie?
“Tevatron działa bardzo dobrze” – podkreślają Amerykanie. Już ten fakt sprawia, że mają olbrzymia przewagę nad CERNem. Ale, oczywiście, im mniej masywny jest bozon Higgsa, tym dłużej będą trwały poszukiwania. Nawet jednak przy najmniejszej przewidywanej jego masie, Fermilab ocenia swoje szanse na 50 proc. To dużo, zwłaszcza, że konkurencja wciąż naprawia swój system chłodzenia…
Amerykanie są na progu odkrycia wszechczasów. “Zamiast zwykłej dwumiesięcznej przerwy świątecznej naukowcy z Fermilab pracują. To wyścig. Kto jest pierwszy, ten wygrywa” – mówi Denisov. Podobno już w około ośmiu kolizjach w Tevatronie mogły znajdować się wskazówki co do istnienia Boskiej Cząsteczki.
“Wyścig trwa” – potwierdza Lun Evans, który na konferencji prasowej w Chicago siedział obok pewnego siebie Denisova. – „Tevatron pracuje lepiej niż kiedykolwiek sądziłem, że może. Zbierają dane jak szaleni. Opóźnienia LHC dają im fory, a oni na pewno wykorzystają ten fakt tak, jak to tylko możliwe…” – komentuje szef projektu LHC.
Czy Europejczycy mają jeszcze w ogóle szanse? “Jeśli w Fermilab znajdą bozon Higgsa, to gratulacje… Nie sądzę jednak, by zrobili to zanim LHC zacznie znowu działać" – odgraża się Evans. – „Być może są w stanie odkryć ślady tej cząstki, ale nie wiem, czy są w stanie odkryć ja samą. Poza tym, jeśli bozon Higgsa ma inną masę, niż przypuszczają, to ich szanse na jej znalezienie są zerowe”.
Konkurencja z pewnością jest zdrowa po obu stronach, ale trzeba przyznać, że ze strony CERNu wszelkie zapowiedzi to były na razie po prostu czcze przechwałki. Europejczykom, którzy wznieśli Wielki Zderzasz Hadronów, wciąż jednak pozostaje nadzieja. LHC rozreklamowano wokół poszukiwań bozonu Higgsa, ale może on także przeprowadzać szereg innych eksperymentów. “Takich Tevatron nigdy nie będzie w stanie wykonać” – mówi Lyn Evans. Pozostaje trzymać kciuki za CERN i obserwować wyniki tego niezwykłego wyścigu.
Eugeniusz Wiśniewski