Polidštění Higgsova bosonu
Tomáš Weiss
Bez popularizace něčeho tak abstraktního a básnického jako je současná astronomie nebo částicová fyzika, by jsme my, "pozemšťani", byli ztracení. Vesmír se prý rozpíná vyšší rychlostí než je rychlost světla, fyzikální NIC neexistuje, paralelní vesmíry jsou samozřejmost. Prostě: říct to před staletími, hoříte na hranici, říct to před desetiletími, skončíte ve cvokárně, ale když to řeknete dnes - dostanete Nobelovku.
O dalším posunu ve zkoumání hmoty a vesmíru se srozumitelně píše v knize Částice na konci vesmíru od amerického astrofyzika Seana Carolla (1966).
Autor poutavě líčí technické zázemí objevu učiněného v roce 2012 pomocí gigantického urychlovače LHC v evropské laboratoři CERN i velký teoretický význam Higgsova bosonu v mikrosvětě. Tato částice totiž hraje klíčovou roli ve vysvětlení původu hmotnosti ostatních částic, zejména rozdílu mezi nehmotným fotonem, kvantem elektromagnetického působení, a velmi těžkými bosony W a Z zodpovědnými za slabou interakci. Podle Carrolla tento významný objev předznamenává novou fascinující éru fyziky 21. století.
ukázka z prologu:
V onen velký den jsem byl v CERNu osobně přítomen, přestrojen za novináře
v tiskovém středisku hned vedle hlavního sálu. Není běžné, aby reportéři během
událostí, o nichž referují, tleskali. Tentokrát je však přemohla nálada okamžiku.
Nešlo totiž jen o úspěch CERNu a fyziky, ale o další mezník v dějinách lidstva.
Myslíme si, že docela přesně víme, co jsme právě objevili: elementární částici
nazvanou Higgsův boson na počest skotského fyzika Petera Higgse. Higgs sám,
nyní stár 83 let, byl v sále také přítomen. Byl zjevně dojat: „Nikdy jsem si nemyslel,
že bych se něčeho takového mohl dožít.“ V sále bylo i několik dalších fyziků,
kteří v roce 1964 přišli s podobnou myšlenkou jako Higgs. Ne vždy je pojmenování
teorií zcela spravedlivé, ale tohle je chvíle, kterou mohou oslavovat všichni
dohromady.
Co je vlastně Higgsův boson? Je to nově objevená částice přírody. A to ne jen
tak ledajaká. Higgsův boson má totiž speciální roli. Moderní částicová fyziky zná
tři druhy částic. Prvním druhem jsou částice hmoty, jako třeba elektrony a kvarky.
Z nich je utvořeno vše, co kolem nás vidíme. Druhým jsou interakční částice,
které zprostředkovávají gravitační, elektromagnetické a jaderné síly, jež drží
hmotu pohromadě. A pak je zde Higgsova částice, která tvoří svou vlastní osobitou
kategorii.
Higgs není důležitý tím, co je, ale tím, jak se projevuje. Higgsova částice je
zviditelněním takzvaného Higgsova pole, které vyplňuje celý prostor. Vše v nám
známém vesmíru se při pohybu musí prodírat Higgsovým polem, které je sice
neviditelné, ale všudypřítomné. A při tom na něm vážně záleží: bez Higgsova
pole by elektrony i kvarky měly nulovou hmotnost. Byly by stejně jako fotony
nehmotné, a proto by se pohybovaly rychlostí světla. Rozhodně by nemohly tvořit
atomy a molekuly, natož pak struktury nezbytné pro vznik života. Higgsovo pole
není aktivním hráčem v dynamice obvyklé hmoty, ale jeho přítomnost je naprosto
zásadní. Bez něj by svět vypadal úplně jinak. A teď jsme ho konečně objevili.
Možná bychom ještě měli být trochu zdrženliví. Zatím se nám dostalo přesvědčivých
svědectví o existenci částice, která se dost podobá Higgsově. Má správnou
hmotnost a vzniká i rozpadá se v počtu, jaký jsme zhruba očekávali. Prozatím
je ale příliš brzo na to, abychom si byli jisti, že jde opravdu o Higgsovu částici
původního nejjednoduššího modelu. Může být i složitější nebo velice komplikovanou
spletí provázaných částic. Rozhodně jsme však objevili novou částici, která
se chová tak, jak by se Higgsův boson chovat měl. Pro účely této knihy proto
budu 4. červenec 2012 pokládat za den, kdy byl oznámen objev Higgsova bosonu.
Bude-li realita nakonec složitější, tím lépe. Fyzikové zbožňují překvapení.
Mnozí očekávají, že objev Higgse předznamenává začátek nové éry částicové
fyziky. Dobře víme, že před námi leží ještě spousta neznámých souvislostí. Studium
Higgsova bosonu nám může pootevřít okno do zatím nespatřeného světa.
Experimentátoři jako Gianottiová a Incandela teď mají k dispozicí nový druh
hmoty, který mohou studovat. A teoretikové jako Hewettová získali nové stopy,
díky nimž mohou nasměrovat své pátrání po nových modelech. V našem chápání
světa jsme učinili další velký a dlouho očekávaný krok vpřed.
Toto je příběh lidí, kteří zasvětili své životy objevování konečné podstaty reality,
jíž je Higgs dokonalým ztělesněním. Jsou to teoretici, kteří sedí u svých stolů,
mají tužku a papír a pohání je kafe a vášnivé debaty s kolegy, při nichž cizelují
své abstraktní myšlenky. Jsou to inženýři, kteří neustále posouvají možnosti
strojů a elektronických zařízení daleko za hranice soudobých technologií. A především
jsou to experimentátoři, kteří propojují stroje se světem myšlenek, abychom
se o přírodě dozvěděli něco úplně nového. Špičková fyzika dneška stojí
na gigantických projektech stojících miliardy euro, které se připravují celá desetiletí
a vyžadují ohromné osobní nasazení a odvahu. Když se ale vše zdaří, natrvalo
to změní svět.
Život je krásný. Dejte si ještě sklenku šampaňského.
