ZNANOST

Prije 11 godina otkriven je Higgsov bozon: Što je promijenio u našem životu?

08.07.2023 u 17:53

Bionic
Reading

Već jedanaest godina prošlo je otkako je iz CERN-a, Europske organizacije za nuklearna istraživanja, došla vijest o potvrdi postojanja čestice koju svi - pa i kad nemamo pojma o čemu je riječ - zovemo Higgsov bozon. Neki su joj pokušali - uz dosta kontradikcija - dati pomalo religiozne nijanse, nazivajući je Božjom česticom, no njezino je značenje ogromno i bez toga

Mnogo se u to vrijeme, u srpnju 2012., pisalo o tom otkriću, a pojmovi poput Velikog hadronskog udarača ušli su u skoro svakodnevnu upotrebu. Nacionalni ponos u Hrvatskoj jako je probudila činjenica da su u velikom timu koji je u Švicarskoj radio na ovom otkriću bili i hrvatski znanstvenici, najviše njih sa Sveučilišta u Splitu.

Nešto kasnije je zahvaljujući pothvatu iz CERN-a 'isplaćen' svojevrstan dug prema teoretskim fizičarima koji su desetljećima prije predvidjeli postojanje te čestice, a Nobelova nagrada konačno je te godine pripala Peteru Higgsu i Francoisu Englertu.

Čestica koju danas zovemo Higgsov bozon prvi put je spomenuta u znanstvenom radu Petera Higgsa sa Sveučilišta u Edinburghu 1964. Sve od tada traju pokušaji za dokazivanje njezinog postojanja, da bi to pošlo za rukom CERN-ovom timu 2012. Kao i mnogo toga drugoga na području teoretske fizike, i bozon i njegova uloga iznimno su složeni za ljude izvan te znanstvene discipline, pa su se odmah pojavila objašnjenja prihvatljivija i razumljivija običnom svijetu. Nešto više znanstvena i kraća definicija glasila bi otprilike ovako: Higgsov bozon je elementarna čestica kojom se prema standardnom modelu objašnjava masa drugih čestica, a posebno zašto su W i Z bozoni toliko masivni, za razliku od fotona koji nema masu.

Jasno, debate o čestici, njezinoj ulozi, o tome je li doista potvrđena i što sve to nama znači nastavile su se svih ovih godina. Istodobno s otkrićem pojavio se 'nadimak' Božja čestica, koji je bio iznimno antipatičan prof. Higgsu, a zapravo je posljedica igre riječima. Naime u početku su pojedini fizičari tu česticu zvali godamn particle, 'prokleta čestica', zbog njezine neuhvatljivosti, pa je valjda nekome palo na pamet skratiti tu frazu, možda u želji da pokaže koliko je važna za postanak univerzuma koji poznajemo. Jasno, taj je naziv jako improviziran, jer religija je nešto sasvim drugo.

Novo poglavlje

Samo otkriće u CERN-u nije bilo kraj priče, nego početak novog poglavlja u znanosti, a iz samog CERN-a uspoređuju to s otkrićem novog kopna nakon kojeg slijedi istraživanje toga područja. Prvo je, naime, trebalo utvrditi je li novootkrivena čestica doista Higgsov bozon ili nešto potpuno drukčije. To je uspjelo izračunavanjem njegove mase, osobine koja je dotad bila nepoznata. Uspoređivanje teorijskih izračuna i rezultati eksperimenata potvrdili su otkriće.

No za to je trebalo vremena - tek u ožujku 2013., s dva i pol puta više prikupljenih podataka, fizičari su mogli biti sigurni u otkriće. I nakon toga posao je nastavljen: posljednjih deset godina trajala su mjerenja snage interakcije Higgsova bozona s drugim česticama kako bi se utvrdilo odgovaraju li te mjere onima iz teorije. Kad je i to potvrđeno, znanstvenici su doznali da Higgsovo polje daje masu drugim česticama, tau leptonu i kvarkovima. Treća runda rada Velikog hadronskog sudarača (LHC) donijet će fizičarima bogate podatke kojima će još bolje predstaviti ovu tajnovitu česticu koja stalno otvara nova, zasad neodgovorena pitanja. Dapače, istraživanje Higgsova bozona sjajan je laboratorij za nova fizikalna istraživanja. Dakle - putovanje je tek počelo.

S obzirom na to da je sve ovo ipak u sferi 'visoke' znanosti, mnogo je zanimljivije vidjeti kako zapravo Higgsov bozon utječe na svakodnevni život. Na prvi pogled - nikako ili bar ne izravno. Riječ je o čestici kratkog života koja niti čini materiju od koje smo izgrađeni, niti ima ikakvu interakciju s njom, a može se promatrati i izučavati samo u ekstremnim uvjetima kakve stvaraju akceleratori čestica.

S druge strane, poznavanjem Higgsova bozona - kažu u CERN-u - bolje shvaćamo svijet oko sebe, a osim toga, istraživanja kojima se došlo do njegovog otkrića imaju itekako pozitivan utjecaj na društvo. Naime, objašnjavaju iz CERN-a, radoznalost je u ljudskoj prirodi, pa i kad se tiče propitivanja kako je naš svijet i svemir općenito došao do točke u kojoj se nalazi danas. Traženje odgovora na takva pitanja temeljni je zadatak fizike, a istraživanje Higgsova bozona iznimno je važan korak u tom smjeru.

CERN
  • CERN
  • CERN
  • CERN
  • CERN
CERN Izvor: Profimedia / Autor: VALENTIN FLAURAUD / AFP / Profimedia

Higgsov bozon je, recimo, dio odgovora zašto i mi i sve ono s čime 'surađujemo' imamo masu. Uz njegovu pomoć slika o našem svijetu slaže se poput puzzli i tjera znanstvenike na nova i nova otkrića, potaknuta onom već spomenutom radoznalošću. A onda dolazimo i do primjene znanstvenih saznanja na različita polja svakodnevnog života.

Na stranicama CERN-a posvećenim Higgsovu bozonu podsjećaju na takvo revolucionarno otkriće, na mnogo načina slično ovom:

'J.J. Thomson je 1897. otkrio elektron kao prvu temeljnu česticu pronađenu eksperimentalnim putem. U današnjem svijetu, pokretanom tehnologijom, teško je zamisliti život bez sposobnosti manipulacije elektronima. Svakog dana koristimo elektroničke uređaje u industriji, komunikacijama, zabavi, transportu, medicini... Naravno, u vrijeme otkrića Thomson nije znao koliko će elektroni revolucionirati društvo. Sto godina kasnije svijet je doživio velike promjene.'

Potraga za Higgsovim bozonom uz pomoć LHC-a također je pomaknula granice tehnologije. Iznimno velika energija bila je potrebna za ubrzanje čestica skoro do brzine svjetla, a dotad nezabilježena preciznost bila je potrebna da bi se točno utvrdilo sudaranje čestica, a da ne govorimo o računalnoj tehnologiji uz čiju pomoć je lociran i zabilježen svaki od milijuna sudara čestica proizvedenih u svakoj sekundi.

Rezultati, izravni i neizravni, tog pothvata itekako su utjecali na svakodnevni život. Primjerice, iz mreže na kojoj su fizičari iz CERN-a dijelili podatke između instituta koji čine ovu organizaciju nastalo je nešto bez čega ne biste mogli čitati ovaj članak - world wide web. Ako pak ovo čitate na tabletu ili pametnom telefonu, dobro je znati da su inženjeri iz CERN-a dali važan doprinos stvaranju touchscreen tehnologije. Detektori čestica korišteni su i za zaštitu kulturne baštine, a poznat je slučaj otkrivanja dugo izgubljenog djela renesansnog slikara Rafaela.

Ima i mnogo korisnijih posljedica: akceleratorska tehnologija koristi se za liječenje raka, u hadronskoj terapiji i elektronskoj radioterapiji. Detektori čestica koriste se u medicinskoj dijagnostici, primjerice kod 3D kolor rendgena. Uz pomoć saznanja o radu akceleratora čestica razvijana je pozitronska emisijska tomografija, a nju svi koji su imali nevolju da se suoče s teškim oboljenjima znaju po kratici PET.

U nabrajanju CERN spominje i istraživanja svemira, jer okoliš u svemiru vrlo je sličan onom stvorenom tijekom eksperimenata česticama provođenim u tunelima u Švicarskoj. Na taj način može se kontrolirati zračenje koje može ugroziti opremu i sigurnost astronauta. I sam CERN, mimo istraživanja Higgsova bozona, jako pridonosi zaštiti života na Zemlji, primjerice nadziranjem zagađenosti i stvaranjem uvjeta za održiviju budućnost.