Care-i faza cu bosonul Higgs: explicația simplă

O conferinţă de presă de astăzi a anunţat că cercetătorii de la acceleratorul de particule din Elveţia sunt siguri că au descoperit bosonul Higgs, o particulă sub-atomică până acum doar teoretizată.

Victoria este în primul rând una importantă pentru ştiinţă şi fizică: particula Higgs nu a fost văzută anterior sub nici o formă, dar toate calculele matematice, toate modelele fizice şi toată ştiinţa ultimilor ani au ajuns la concluzia că modelul atomic care explică lumea ce ne înconjoară nu poate exista decât dacă în interiorul său se află şi o astfel de particulă.

Bosonul Higgs a fost teoretizat în anii 1970 de un cercetător cu acest nume. Din calcule i-a ieşit ca particula trebuie să fie aşa şi pe dincolo, să aibă masa X şi comportamentul Y. Şi odată ce au ştiut cum anume trebuie să o caute şi au avut la dispoziţie şi tehnologia pentru a face acest lucru (adică un accelerator de particule subteran, cu o lungime de câţiva kilometri, unul dintre cele mai mari şi mai scumpe proiecte din istoria omenirii), au găsit-o.

Nu au găsit chiar particula în sine, nu vă gândiţi că au oprit-o din mersul ei şi o ţin ca pe o furnică într-o pensetă şi se uită la microscop la ea, ci au descoperit urmele dispariţiei ei în urma ciocnirilor de subparticule, o dovadă suficientă în lumea fizicii.

Este, aşa cum vă spuneam, ştiinţă la nivelul cel mai înalt, dovada că modelul standard de explicare al particulelor este pe drumul cel bun şi că totul a fost bine gândit și că nu s-au înșelat atunci când au investit atâția bani în acceleratorul LHC.

Dincolo de asta, mi-a plăcut cum pe Twitter se vorbea despre webcast-ul de la CERN şi cum mulţi oameni urmăreau prezentarea, deşi termenii de acolo au fost de nivelul doctoratului în domeniul fizicii nucleare. Când a început prezentarea şi au dat-o înainte cu leptoni, bosoni, teraelectronivolți, niveluri energetice şi accelerări de particule, s-a cam terminat cu distracţia – hai să aşteptăm concluzia scrisă în limbaj normal.

Care-i toată faza cu bosonul Higgs şi de ce e important, dincolo doar de a verifica teoria unor oameni mult mai inteligenţi decât noi toţi la un loc? Totul are un rost şi o utilizare practică.

Omenirea a cercetat materialele, substanţele disponibile pe Pământ, mergând întotdeauna de la mare spre mic, de la substanţe la molecule, atomi şi apoi particule subatomice. Fierul era un material bun, dar pune-i şi nişte carbon şi devine şi mai rezistent. Aurul e casant, hai să-l amestecăm cu nişte cupru în bijuterii. Apoi au mers mai în detaliu. Apa e formată din hidrogen şi oxigen? Câţi? Păi doi atomi H şi unul O.

Dar în interiorul lor ce-o fi? Teoria spune că un nucleu mare în jurul căruia orbitează electroni. Nimeni n-a văzut vreodată electronii sau nucleul, este fizic imposibil să-i vezi indiferent ce-ai face, dar experimentele arată felul în care acestea se învârt, stau, ce masă au, cum reacţionează în câmp electro-magnetic şi tot aşa. Suntem ca nişte orbi care pipăie, cu ajutorul tehnologiei și a experimentelor, o materie pe care nu o vom putea vedea niciodată.

Dar în nucleul atomilor ce-o fi? Protoni, neutroni, apoi alte particule şi mai mici, de multe feluri. Iar la un nivel atât de mic, particulele sunt specializate, unele dând atomilor din care fac parte şi deci materialelor în sine proprietăţi precum cât de mult luminează, câtă energie degajă în momentul ciocnirii cu alte particule (fuziune) sau la ruperea lor (fisiune), ce fel de câmp electromagnetic generează şi cu ce intensitate. Bosonul Higgs este, în teorie şi de azi se ştie că teoria este bună, particula care dă masă oricărei substanţe.

Particula care dă masă. Greutate, dacă e mai uşor termenul. Ce anume face ca o particulă să fie mai grea decât alta? Ce o face să aibă, în primul rând, o greutate? Fotonii, de exemplu, din care este compusă lumină, nu au masă, ci doar energie, că doar nu simți că-ți stă lumina în palmă. Bosonii Higgs sunt cei care aduc “greutatea” în componenţa subparticulelor şi de acolo în a oricărui obiect din acest univers.

Cum fac asta? Eh, e complicat rău. Higgs, omul, nu particula, a teoretizat că există un câmp care este prezent pretutindeni în univers, iar în acest câmp există particule precum bosonii care-i poartă numele. Celelalte particule descoperite, adică tot ce vedem şi nu vedem, tot ce există în univers, atrag bosoni Higgs într-o măsură mai mare sau mai mică. Analogia citită pe CNN mi se pare cea mai bună. Particulele sunt ca oamenii populari de la o petrecere, cei care atrag în jurul lor mulţi alţii; din acest motiv unele particule au o masă mai mare şi altele mai mică, pentru că au cuplat în jurul lor mai mulţi sau mai puţini bosoni Higgs.

Este numită şi “particula lui Dumnezeu” tocmai pentru că modelează tot ceea ce ne înconjoară, masa fiind principalul element care diferenţiază o substanţă de alta şi care asigură existenţa întregului Univers, generând gravitația care ține totul în mișcare. Acum, dacă bosonul Higgs este atât de mic şi oricum nu-l vom separa niciodată, contează existenţa sa pentru noi toţi? Merită miliardele investite în această cercetare şi tehnologie?

Bineînţeles că da. Gândiţi-vă că acum câteva decenii se punea aceeaşi întrebare referitoare la studiul atomilor, electronilor şi neutronilor, iar astăzi stăpânim suficient de bine aceste particule sub-atomice încât ele să constituie baza energiei nucleare. Toate centralele nucleare, toate bombele existente, toate generatoarele nucleare care alimentează diverse nave sau fabrici au putut fi construite pentru că am înţeles acea teorie.

Cea a subparticulelor aduce alte tehnologii. Fotonii se studiază pentru că lumina se propagă cu viteză incredibil de mare şi controlul lor poate dezvolta tehnologii uimitoare (deja a făcut-o, vezi fibra optică). Altele se studiază pentru că se crede că fenomenul de quantum entanglement poate aduce comunicaţii în timp real peste orice distanţă. Iar bosonul Higgs? Păi, ține de masa obiectelor. Ar fi util să putem controla acest fenoment astfel încât să putem mări şi micşora masa oricărui obiect? Ar fi, de la posibilitatea de a ridica un bax de apă fără efort până la posibilitatea de a decola o navă spaţială mult mai uşor de pe planeta noastră şi până la a o accelera la viteze foarte mari, pentru că acceleraţia care se poate imprima unui lucru este în continuare invers proporţională cu masa obiectului respectiv. Să poți micșora masa unui obiect, chiar și temporar, ar revoluționa totul în lumea noastră.

E importantă descoperirea de astăzi? CNN a pus-o pe prima pagină, în două sloturi, așa că o fi.

E postul prea serios? Distrează-te citind despre CUM L-AM ÎNTÂLNIT EU PE BĂSESCU acum 3 ani sau seria FORD și TURCIA.