Valószínűleg megvan az isteni részecske

Nagy valószínűséggel megtalálták a Higgs-bozont a Nagy Hadronütköztetőben, de a létezéséhez még további vizsgálatokra van szükség. Az isteni részecskének tartott higgs a részecskefizika egyik kulcseleme, mert a világunkat leíró részecskefizikai elmélet, a standard modell szerint a higgs ad tömeget a többi részecskének.

Az európai részecskefizikai központ szerda reggeli bejelentései még nem igazolják az isteni részecskének tartott Higgs-bozon létezését, de a kutatók szerint 2012-ben kiderül, valóban létezik-e a részecske.

A CMS detektor legújabb eredményei szerint egy új részecskét találtak 125,3 +-0,6 GeV (gigaelektronvolt) tömeggel (a CERN kutatói decemberben 125 GeV köré szűkítették a Higgs-bozon előfordulási helyét) és 4,9 szigma valószínűséggel. Az ATLAS detektor ezeket 5 szigmás valószínűséggel megerősítette, vagyis biztos, hogy létezik a részecske. A fizikusok mindaddig nem beszélnek felfedezésről, ameddig a statisztika el nem éri az úgynevezett 5 szigmás határt. Ez az érték azt jelenti, hogy mindössze 0,00006% annak a valószínűsége, hogy a detektorok jelei alapján felállított hipotézis - azaz, hogy új részecskét találtak - téves. Az ATLAS és CMS detektorok jelszintje 4,5 és 5 szigma között van.

Ahhoz, hogy kiderüljön, valóban a higgsről van-e szó, további vizsgálatok szükségesek, és igazolni kell, hogy a megtalált bozon rendelkezik a higgsnek megfelelő tulajdonságokkal. A most közölt eredmények megfelelnek a Nature folyóirat által hétfőn megszellőztetett információknak.

Mitől isteni részecske?

Az európai részecskefizikai kutatóközpont, a Genf melletti CERN üzemelteti a világ legnagyobb részecskegyorsítóját, a Nagy Hadronütköztetőt (Large Hadron Collider, LHC). A berendezés egyik fő feladata a Higgs-részecske (Higgs-bozon, higgs) felfedezése. A Higgs-részecske megfigyelése nagy lépés lenne annak a folyamatnak a megértésében, amely az elemi részecskék tömegének a kialakulásáért felelős. A standard modell szerint ugyanis Higgs-bozonok nélkül az elemi részecskéknek nem lehetne tömegük. A Higgs-részecskék által keltett Higgs-mező kitölti az egész Univerzumot, és az elemi részecskék a Higgs-mezővel való kölcsönhatás során nyernek tömeget. A Nagy Hadronütköztetőben protonokat ütköztetnek össze, és ennek során a Higgs-mezőt hordozó Higgs-részecskék keletkezhetnek. A Higgs-részecske gyorsan más részecskékre bomlik, amelyeket már érzékelhetnek a detektorok.

A Higgs-részecske utáni kutatás oroszlánrésze a Nagy Hadronütköztetőben zajlik. A kitűnően működő részecskegyorsító adatai alapján egyre pontosabban lehet behatárolni a Higgs tömegét, azaz lehetséges előfordulási tartományát. A 2011 nyarán megállapított tömegtartomány 114 és 141 GeV közé esett. A CERN decemberben ezt tovább szűkítette: eszerint a Higgs-bozon lehetséges tömege az ATLAS detektor mérései szerint 116 GeV és 130 GeV között, míg a CMS detektor mérései szerint 115 GeV és 127 GeV között van.

Ismerkedés az energiaegységekkel

A részecskegyorsítókkal való "barátkozáshoz" elengedhetetlen a magfizikában és részecskefizikában használatos energiaegységek megismerése. 1 elektronvolt (eV) az a mozgási energia, amelyre egy elektron 1 volt feszültségkülönbséget befutva szert tesz. Többszörösei: ezerszerese a kiloelektronvolt (keV); milliószorosa, vagyis a keV ezerszerese a megaelektronvolt (MeV); a MeV ezerszerese a gigalelektronvolt (GeV). Újabban már a TeV egységre is szükség van a gyorsítók leírásánál, ez a teraelektronvolt, az eV billiószorosa, a GeV ezerszerese. (1 TeV=10³ GeV=10⁶ MeV=10⁹ keV=10¹² eV)