Sejtik a tömegét, de még nem látták a Higgs-bozont
A tudósok egyik csapata (ATLAS-kísérlet) szerint 116–130 GeV (gigaelektronvolt) tartományba esik a Higgs-bozon tömege, míg egy másik csapat (CMS) 115–127 GeV közé tesz ezt. A Physics Lettersben ma közölt cikk megerősíti, hogy még egyik csoport sem pillantotta meg a Higgs-bozont, de bíznak benne, hogy erre 2012-ben sor kerülhet.
A részecskék világának leírására az elmúlt évtizedekben fokozatosan kiépült egy átfogó elmélet, az úgynevezett Standard Modell. A Standard Modell a természet négy alapvető kölcsönhatása közül egyedül a tömegvonzást, a gravitációt nem tartalmazza. Tartalmazza viszont az elektromágneses elméletet, az erős és gyenge kölcsönhatást, illetve az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelméletet. A modell az előbb említett hiányosságtól eltekintve – hiszen a gravitáció nincs benne – jól leírja a ma ismert tényeket, sőt, eddig a modell alapján tett előrejelzések is beigazolódtak. Vannak azonban hibái is. A modellből például nem lehet kiszámítani a részecskék tömegét, sem a kölcsönhatások erősségét.
Ebből a szempontból alapvető jelentőségű a Higgs-részecske. Ez nem egy a sok részecske közül, hanem kulcsfigura. Fontosságára és eddigi sikertelen keresésére utal, hogy gyakran a modern fizika Szent Gráljaként, az „isteni részecskeként” említik. Léte és tulajdonságai bizonyítanák a Standard Modell érvényét. Vannak azonban annak is jelei, hogy a Standard Modell mögött egy egységes, mélyebb elmélet húzódik. Peter Higgs angol fizikus 1960-ban alkotta meg a róla elnevezett Higgs-bozont. A Higgs-bozon vagy Higgs-részecske egy olyan feltételezett részecske, amely a többi részecske tömegéért felel. Egyetlen probléma van vele csupán: még nem figyelték meg.
A genfi óriásgyorsító, azaz a nagy hadronütköztető, az LHC egyik fő célja a Higgs-részecske megfigyelése. Horváth Dezső fizikusnak a CERN-blogon megjelent korábbi tanulmánya szerint elsősorban erre a célra épült az egymással versengő és egymást remekül kiegészítő két óriási, egyenként több ezer fizikus részvételével épített észlelőrendszer, az ATLAS és a CMS detektor. (A CMS-együttműködésben alapító tag a KFKI RMKI, az ATOMKI, a Debreceni Egyetem és az Eötvös Loránd Tudományegyetem.) A CMS egyetlen mágnest tartalmaz, a világon a legnagyobbat, hat méter belső átmérővel, körülötte kétszer annyi vas van, mint a párizsi Eiffel-toronyban. Az ATLAS viszonylag kis mágnesét másik óriási mágnes veszi körül.
Szimulációk segítségével a kutatók tíz éve készülnek a Higgs-bozon megfigyelésére. Már a CERN előző óriási gyorsítója, a nagy elektron-pozitron ütköztető (LEP) behatárolta a Higgs-részecske lehetséges tömegét, kizárta a 114 GeV (a hidrogénatom tömegének mintegy 122-szerese) alatti tartományt. Egy Higgs-bozont igen nehéz megfigyelni. E részecske megfigyelésére annak két nagy energiájú fotonra való bomlása ad esélyt, a folyamat igen kicsi valószínűsége ellenére. A CMS és az ATLAS eddigi kísérlete alapján, ha nem is sikerült megfigyelni, de már tudjuk, hogy milyen tartományban lehet a Higgs-bozon tömege: valahol 115–130 GeV között.
Az előzetes becslések szerint 2012 végére elegendő adat gyűlik össze ahhoz, hogy megtalálják a Higgs-bozont, vagy kizárják a létezését, bármekkora legyen is a tömege. Habár a sajtóvisszhangja sokkal kevésbé lenne pozitív, a részecskefizika számára a Higgs-bozon kizárása érdekesebb volna, mint felfedezése, hiszen a Higgs-részecske nélkül összeomlik a mikrovilág jelenlegi elmélete, és valami radikálisan újat kellene találni helyette.
A CERN kutatási igazgatója, Sergio Bertolucci szerint az eddig összegyűjtött adatok összegzése után egyértelműen igazolható vagy kizárható a Standard Modellből következő Higgs-részecske létezése.
