Piatok, 30. október, 2020 | Meniny má Simon, SimonaKrížovkyKrížovky

Veda je na pokraji veľkého objavu, na výskume sa podieľa aj Žilinčan

Veda je na pokraji veľkého objavu. Už tento rok by mali fyzici v laboratóriách na francúzsko-švajčiarskej hranici potvrdiť, či vyvrátiť existenciu Higgsovho bozónu. Je to častica spojená s mechanizmom, vďaka ktorému majú iné elementárne častice hmotnosť

Fyzik Ivan Melo pracuje na Katedre fyziky Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzityFyzik Ivan Melo pracuje na Katedre fyziky Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity (Zdroj: Michal Filek)

. Jej existenciu doteraz vedci predpokladali, ale nikdy nepo-tvrdili. Teraz sú veľmi blízko.


Na práci v tomto najmodernejšom zariadení, takzvanom veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC), pracujú tisíce vedcov. Na teoretickej časti spolupracuje aj niekoľko Slovákov. Jedným z nich je Ivan Melo z Katedry fyziky Elektrotechnickej fakulty Žilinskej univerzity. Hovorili sme s ním o tom, čo bude objav znamenať pre chápanie nášho sveta.
Čo je to ten Higgsov bozón? O čo sa to vlastne v CERN-e usilujete?
- Higgsov bozón je posledná častica štandardného modelu fyziky, teda chápania zákonitostí nášho sveta, ktorá ešte nebola objavená. Štandardný model je teória základných, elementárnych častíc, ktorá v našom svete perfektne funguje. Všetko, čo doteraz predpovedala, bolo objavené. Posledným krokom je práve Higgs.
Takže čo je to ten Higgs? Ako vieme, že existuje?
- Či existuje, to zatiaľ nevieme. Častice, z ktorých je zložená hmota, sa delia na také, ktoré vytvárajú akési stavebné prvky, tehličky hmoty všetkého okolo nás, vrátane nás samých. Potom sú to častice, ktoré sú zodpovedné za to, že hmota drží pohromade, za silové pôsobenie medzi tými tehličkami. Napokon, dôležitá vlastnosť, ktorú má hmota, je jej hmotnosť. Práve Higgs by mal byť prejavom mechanizmu, vďaka ktorému častice majú hmotnosť. Štandardný model ho predpovedá a je práve úlohou CERN-u objaviť ho. Buď to, alebo jeho existenciu definitívne vyvrátiť a nájsť niečo iné, prečo majú častice hmotnosť.
Ako Higgs hľadáte? Ako prebiehajú samotné experimenty?
- V CERN-e prebieha veľké množstvo experimentov. LHC je asi najväčšie fyzikálne laboratórium na svete. Na výskume sa podieľajú tisíce ľudí. Hľadanie Higgsa je ako hľadanie ihly v kope sena. V LHC dochádza k desiatkam miliónov protónových zrážok a z každej lietajú stovky častíc. Všetky je potrebné zaznamenať. Je to toľko údajov, že keby experimentátori nevedeli, čo a kde majú hľadať, nedokázali by nič. Povedať im to, je úloha práve nás, teoretikov. Na celom svete je nás veľké množstvo, na Žilinskej univerzite sme dvaja.
Ako blízko ste k objaveniu Higgsovho bozónu?
- Niečo sa ukazuje. Pre optimistu to už teraz znamená, že sme Higgsa objavili. Skeptici však upozorňujú na to, že aj v minulosti sa mnohokrát podobne ukazovali sľubné objavy a nakoniec to bola neznáma chyba a nadšenie spľaslo. Problém je totiž ten, že Higgsa nikdy neuvidíme priamo. Keď vznikne, okamžite sa rozpadne na niečo iné, na iné častice, ktoré sa často ihneď rozpadnú na ešte ďalšie častice. Experimentátori teda vidia len rozpadnuté produkty, ktoré však nemusia vzniknúť len rozpadom Higgsa, ale aj priamo. Napríklad vidíme v detektore dva fotóny s veľkou energiou. Je to známka existencie Higgsa, alebo nie? O tom to celé je. Mohol tam byť Higgs, ktorý sa rozpadol na dva fotóny, alebo mohli vzniknúť aj priamo, bez Higgsa. Na to, aby sme to dokázali rozlíšiť, je potrebné veľmi podrobne tieto fotóny skúmať. Z jednej zrážky sa to zistiť nedá. Tých zrážok musí byť veľké množstvo.
Už ste teda blízko?
- Niečo sa ukazuje pri hmotnosti 125 GeV (Gigaelektrón Volt), nie sme si však stále stopercentne istí. Jasné by to malo byť do konca tohto roka. Teda, že sa definitívne potvrdí, či vyvráti existencia Higgsovho bozónu v rámci štandardného modelu.
Čo to bude znamenať, ak sa potvrdí?
- Pre fyziku častíc to bude najvýznamnejší objav za ostatných 20-30 rokov. Znamenalo by to, že štandardný model, ktorý popisuje náš svet, naozaj perfektne funguje. Avšak musím povedať, že toto nie je scenár, po ktorom by sme najviac túžili.
Po čom teda najviac túžite?
- Väčšina vedcov túži po tom, aby tam síce Higgsov bozón bol, ale aby nemal vlastnosti štandardného Higgsa.
Prečo?

- So štandardným modelom totiž nie sme natoľko spokojní. Sú v ňom určité problémy, ktoré sa na tejto úrovni len veľmi ťažko vysvetľujú. Jedným z nich je napríklad ten, prečo by mal Higgs hmotnosť 125 GeV. Prirodzenejšie by totiž bolo, aby bol oveľa, oveľa ťažší. Môže ju mať aj takúto, ale potom bude treba v teórii urobiť určité dolaďovania. Preto by väčšina fyzikov dala prednosť takému vysvetleniu pôvodu hmotnosti častíc, v ktorom síce vystupuje Higgsov bozón, ale ten nemá vlastnosti toho štandardne-modelového, ale úplne iného. Táto teória sa nazýva Teória supersymetrie a pri nej by problémy s dolaďovaním neboli.
O čo v nej ide?
- Teória super symetrie predpokladá, že ku každej častici štandardného modelu existuje supersymetrický partner, ktorý má podobné vlastnosti, až na spin a hmotnosť. A že existuje až 5 Higgsov. Ak by to tak bolo, mohli by sme sa tešiť na celú novú škálu zák-ladných častíc. K elektrónom, miónom, taónom, neutrínam, kvarkom, gluónom, fotónom W a Z bozónom by tak pribudli ich supersymetrickí partneri. Bolo by to veľmi vzrušujúce a naše chápanie by sa posunulo veľmi dopredu.
Čo ak sa Higgsov bozón nepotvrdí?
- Ak by sa nepotvrdil štandardný Higgs a ani supersymetrický, znamenalo by to „koniec“ štandardného modelu, a asi aj supersymetrií. V istom ohľade by to bolo zo všetkých možností najzaujímavejšie. Neznamená to, že nebudeme vedieť, čo ďalej. V zálohe máme množstvo ďalších teórií. Väčšina teoretikov však za najpravdepodobnejšie považuje supersymetrie.
Je hľadanie Higgsovho bozónu jediným dôvodom, pre ktorý bol postavený LHC?
- Dôvodom je niekoľko a sú rovnako zaujímavé. Napríklad je to problém tmavej hmoty vo vesmíre. Je známe, že hviezdy tvoria len maličký zlomok toho, čo vo vesmíre je, približne iba 0,5%. Ďalej vieme, že 4% síce nevidíme, ale aspoň sa správajú ako hmota, ako ju poznáme. Že je zložená z častíc zo základného modelu, pravdepodobne je to vodíkový plyn, ktorý je dostatočne chladný, aby nesvietil. Ďalej je však vesmír zložený z 20 % hmoty, o ktorej vieme, že tam je, lebo má gravitačné účinky, ale ju nevidíme a inak o nej nevieme vôbec nič. Vieme akurát to, že sa neskladá z častíc zo štandardného modelu.
Čo to teda je?
- Medzi najvážnejších kandidátov, ktorí tvoria túto tmavú hmotu, patria nové elementárne častice. Najviac sa
v tejto súvislosti hovorí o najľahšej supersymetrickej častici. Uvažuje sa tak, že ak po big bangu boli produkované supersymetrické častice, postupne sa všetky rozpadali, až zostala tá najľahšia, ktorá sa už nemá ako ďalej rozpadnúť a potuluje sa vesmírom. Je to momentálne jedna z najväčších záhad vo vesmíre, tajomstvo, z čoho je zložená tmavá hmota. Bolo by úžasné, keby LHC vyriešil túto záhadu objavom novej častice.
Keď to zrátame, dohromady je to stále ani nie 30% vesmíru. Čo tvorí zvyšných 70%?
- A to je úplná záhada. Minimálne 70% vesmíru tvorí tmavá energia. O nej už nevieme vôbec nič. Vieme iba to, že tam je a že sa určite nespráva ako hmota. Naopak, správa sa tak, že má záporný tlak. To je jediný fakt, ktorý o nej vieme. Nie je to tak dávno, kedy mali vedci predstavu, že vesmír sa po big bangu rozpína, lenže rozpínanie sa spomaľuje. Teraz však vieme, že rozpínanie sa nespomaľuje, naopak sa zrýchľuje. Dôvodom by mal byť práve záporný tlak tmavej energie.
Aj výskumom tohto sa zaoberá urýchľovač?
- Konkrétne tohto nie. Tretím dôvodom, prečo bol LHC postavený, je záhada antihmoty. Spočíva v tom, že podľa predstáv o big bangu a štandardnom modeli, boli v ranom vesmíre produkované častice a zároveň aj antičastice v rovnakých množstvách. Keďže sa vesmír rozpína a chladne, produkcia postupne ustane. Pritom je známe, že keď sa stretne častica s antičasticou, mali by sa premeniť na žiarenie, takzvane anihilovať. Pokiaľ bol rovnaký počet častíc, aj antičastíc, všetka hmota a antihmota sa mala časom premeniť na žiarenie. Lenže hmota tu evidentne je, veď aj náš svet je hmota. Záhada je, prečo zmizla antihmota a prečo tu hmota zostala.
Aké je na to vysvetlenie?
- Predstava je taká, že zrejme raný vesmír neprodukoval hmotu aj antihmotu v rovnakom množstve. Opäť vstupujú do hry supersymetrie, vďaka ktorým sa pri vysokých energiách vyprodukuje o máličko viac hmoty, ako antihmoty. Pomer bol asi taký, že zanihilovalo milión častíc hmoty s miliónom častíc antihmoty, ale jedna častica hmoty predsa len zostala. Tá jedna častica potom tvorí celý náš hmotný svet. Samozrejme, je to pomerne povedané.
Ešte niečomu sa v CERN-e na LHC venujú?
- Skúmajú sa ešte zrážky ťažkých jadier olova a vznik ďalšieho skupenstva hmoty – tzv. kvark-gluónovej plazmy. Toto skupenstvo vo vesmíre existovalo jednu mikrosekundu po big bangu.
Čomu konkrétne sa venujete vy s kolegom v Žiline?
- Nevenujeme sa práve hľadaniu Higgsa, ale teórii, ktorá vysvetľuje hmotnosť častíc inak a v ktorej Higgsov bozón nefiguruje. Ak by totiž nebol objavený a nepotvrdili by sa ani supersymetrie, bola by tu otázka, čo dáva časticiam hmotnosť. My ponúkame alternatívnu teóriu, v ktorej figuruje nová častica, ktorá je asi desaťkrát ťažšia ako Higgs a je oveľa ťažšie ju objaviť. Ak by sa potvrdila naša teória, bolo by treba čakať o 6 – 10 rokov dlhšie. Okrem toho je však aj veľa ďalších teórií.
Aký je predpoklad? Potvrdí sa Higgsov bozón?
- Ľudia, fyzici, sú pomerne presvedčení, že to už asi bude ono. Sú však aj takí, čo optimizmus krotia. Je vraj podfarbený našim očakávaním, keďže Higgsov bozón potrebujeme na to, aby fungoval štandardný model alebo supersymetrie. Keď však merania vyjadríme matematicky, na 99% sa dá povedať, že sme našli Higgsov bozón. Z minulosti sú však známe aj prípady, kedy bola pravdepodobnosť ešte vyššia a nakoniec z nového objavu nebolo nič. Treba byť opatrní.
Z CERN-u však tento rok prišla aj ďalšia zaujímavá správa o tom, že je možné vyvinúť vyššiu rýchlosť, ako je rýchlosť svetla.
- V jednom z experimentovprodukujú vedci neutrína, ktoré nasmerujú cez zemskú kôru do Talianska v Gran Sasso, kde sa ich snažia zachytiť. Snažia sa študovať ich základné vlastnosti. Medzitým sa pokúsili aj odmerať ich rýchlosť a zistili, že na miesto prišli o máličko skôr, ako by takúto vzdialenosť prešlo svetlo. Je to veľmi prekvapujúce, pretože teória relativity hovorí, že častice nemôžu prekročiť rýchlosť svetla. Ak by sa to potvrdilo, bol by to asi objav storočia a zasiahol by jeden zo základných kameňov súčasnej fyziky. Na teórii relativity je vybudovaná celá súčasná fyzika. Nemusela by sa však hneď celá úplne zrútiť. Existuje v nej totiž jedna možnosť, že by takéto častice, ktoré sú rýchlejšie ako svetlo, mohli existovať. Nikdy sa však nebrala príliš vážne.

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ e-mailom

Inzercia - Tlačové správy

  1. Príjem vs. dôchodok. Realita, na ktorú sa treba pripraviť
  2. Poznáte najbohatšie firmy sveta? Podiel v nich majú aj Slováci
  3. Dokážu benzínové fukáre odolať výzve akumulátorových?
  4. Pôžička bez úrokov a poplatkov? Áno, existuje
  5. Koronakríza: Pomoc našej banky počas pandémie ocenili vo svete
  6. Magazín SME Ženy už v predaji
  7. Nové Porsche Panamera spája nespojiteľné
  8. Tradičná plodina zo Slovenska mizne. Čo sa deje so zemiakmi?
  9. UNIQA preberá dôchodkové fondy AXA, pre klientov sa nič nemení
  10. Pandémia urýchlila štart online duálneho vzdelávania
  1. Koronakríza: Pomoc našej banky počas pandémie ocenili vo svete
  2. Magazín SME Ženy už v predaji
  3. SPS ukončí rok miliónovými investíciami
  4. Dokážu benzínové fukáre odolať výzve akumulátorových?
  5. Trh s elektromobilmi stagnuje. Kríza by mu mohla pomôcť
  6. Fakulta drží tempo so súčasnými i budúcimi trendmi
  7. Poznáte najbohatšie firmy sveta? Podiel v nich majú aj Slováci
  8. Nové Porsche Panamera spája nespojiteľné
  9. UNIQA preberá dôchodkové fondy AXA, pre klientov sa nič nemení
  10. Pandémia urýchlila štart online duálneho vzdelávania
  1. Novodobý slovenský Baťa. Zamestnancom stavia domy 36 065
  2. Ako začínali šéfovia digitálnych firiem? Vplyv malo už detstvo 24 299
  3. O levočský „nanozázrak“ sa zaujíma európsky trh 18 762
  4. Pracujete v IT? Táto slovenská firma neustále prijíma ľudí 17 211
  5. Pohoda v domácnosti sa odvíja od jednej veci. Neuveríte, od akej 16 910
  6. Príjem vs. dôchodok. Realita, na ktorú sa treba pripraviť 14 174
  7. ARÓNIA a RAKYTNÍK - podporí tvoju imunitu v boji s vírusmi 12 346
  8. Toto sú povolania budúcnosti. Niektoré prekvapili 11 352
  9. LEN DNES: Zľava viac ako 50% na ročné predplatné týždenníkov MY 11 303
  10. Tradičná plodina zo Slovenska mizne. Čo sa deje so zemiakmi? 11 235
Skryť Vypnúť reklamu
Skryť Vypnúť reklamu

Hlavné správy z SME | MY Žilina - aktuálne správy

Stavby budúcnosti s úctou k minulosti pozdvihnú úroveň architektúry mesta

Zaujímavé koncepty prináša dynamická developerská spoločnosť LICITOR.

Putovanie plagátmi Jana Rajlicha ml

Výstava bude prístupná verejnosti aj v novembri.

Pätnásťgólový Jakub Baranovič ťahá Hôrky za postupom

Hoci počas jesene strelil takmer polovicu gólov svojho mužstva, za ťahúňa sa nepovažuje. Vyzdvihuje snahu a bojovnosť svojich spoluhráčov a prezrádza, že v kabíne občas zaznie aj slovíčko postup.

Jakub Baranovič (OFK Hôrky).

Prímestské autobusy budú jazdiť v obmedzenom režime

V krajských autobusoch nezaznamenali ani jeden prípad nákazy COVID-19.

Najčítanejšie články MyRegiony.sk

V niektorých obciach v okolí Trnavy testovanie nebude

Pôvodne začali v okrese Trnava s prípravami na testovanie všetky obce, niektoré však dostali informáciu o pričlenení ich odberových miest k susedným obciam.

Vodič autobusu náraz neprežil. Cesta je neprejazdná

Dôvody, pre ktoré vodič náhle zmenil smer jazdy, polícia preveruje.

Situácia na Liptove sa zhoršuje, oba okresy zaznamenali rekord v počte pozitívne testovaných

Za jediný deň pribudlo na Liptove 254 ľudí, ktorým potvrdili nákazu koronavírusom.

Primátor Hattas: Situácia je v Nitre veľmi kritická, chýbajú lekári

V pätnástich dedinách budú testovať len jeden deň.

Už ste čítali?