Nobel za boską cząstkę

François Englert i Peter W. Higgs zostali wyróżnieni za teorię wyjaśniającą powstanie materii – pisze Krzysztof Urbański.

Aktualizacja: 08.10.2013 23:44 Publikacja: 08.10.2013 19:48

Nobel za boską cząstkę

Foto: ROL

Uczeni podzielą się nagrodą w wysokości 8 mln koron, czyli nieco ponad 900 tys. euro. Jak głosi oficjalny komunikat Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, tegorocznego Nobla z fizyki przyznano za „teoretyczne odkrycie mechanizmu, który przyczynia się do lepszego rozumienia pochodzenia masy cząstek subatomowych. Istnienie tego mechanizmu zostało niedawno potwierdzone przez odkrycie nowej cząstki w eksperymentach ATLAS i CMS w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN".

Nobel z fizyki - komentarze

Pół wieku czekania

?Odkrycie tzw. boskiej cząstki – bozonu Higgsa – stało się naukową sensacją w 2012 roku. To właśnie z myślą o poszukiwaniach tej cząstki wybudowano gigantyczny Wielki Zderzacz Hadronów (LHC) pod Genewą – największą i najbardziej skomplikowaną maszynę stworzoną przez ludzi. Przy dwóch eksperymentach – ATLAS i CMS – pracowało prawie 6 tys. naukowców, także z Polski.

Udało się: istnienie teoretycznie przewidywanej cząstki potwierdzono eksperymentalnie. Trzeba było na to jednak czekać prawie pół wieku.

Sylwetki noblistów

Obaj tegoroczni laureaci w 1964 roku opublikowali niezależnie od siebie prace naukowe, w których przewidzieli istnienie cząstki, która została nazwana – może nie w pełni zasłużenie – na cześć Petera Higgsa.

Komisja Noblowska, przyznając tegoroczną nagrodę, przywraca „sprawiedliwość". Ale cząstka ma jeszcze jednego odkrywcę – zmarłego w 2011 roku Roberta Brouta, który współpracował z François Englertem. Gdyby żył, byłby prawdopodobnie trzecim laureatem tegorocznej nagrody w dziedzinie fizyki.

Brout, Englert i Higgs teoretycznie wyjaśniali, w jaki sposób cząstki obdarzane są masą. Jak wskazał Higgs, jedną z kluczowych konsekwencji tego mechanizmu jest istnienie masywnego bozonu nieznanego wówczas typu. Te nowe w latach 60. idee rozwinęli amerykańscy badacze Carl Hagen i Gerald Guralnik oraz Tom Kibble z Wielkiej Brytanii.

(Kliknij, żeby powiększyć grafikę)

Nieznana cząstka została odkryta w 2012 roku przez eksperymenty ATLAS i CMS w CERN. Fizycy praktycy dowiedli, że teoretycy mieli rację.

(Kliknij, żeby powiększyć grafikę)

Obaj tegoroczni nobliści spotkali się po raz pierwszy dopiero 4 lipca 2012 roku, kiedy specjaliści z CERN z dumą ogłaszali wyniki potwierdzające istnienie nieznanej wcześniej cząstki. – Jestem rozpromieniony wiadomością, że tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki przypadła w udziale badaczom pracującym w dziedzinie fizyki cząstek – powiedział prof. Rolf Heuer, dyrektor naczelny CERN. – Odkrycie cząstki eksperymentalnie weryfikującej mechanizm Brouta-Englerta-Higgs'a to owoc dziesięcioleci intelektualnego wysiłku wielu ludzi pracujących na całym świecie.

Ratuje model

„Ta nagroda mnie przytłacza" – napisał prof. Higgs w oświadczeniu wydanym przez Uniwersytet w Edynburgu, gdzie pracował przez wiele lat. „Mam nadzieję, że to uznanie dla teoretycznych wyników przyczyni się do wzrostu świadomości na temat wartości badań niezwiązanych z praktyką".

– Od czasu, kiedy istnienie cząstki Higgsa zostało potwierdzone w CERN, spodziewaliśmy, że ci, którzy przewidzieli ten mechanizm, dostaną Nobla – powiedziała „Rz" prof. Ewa Rondio z Narodowego Centrum Badań Jądrowych. – To nie pierwszy raz, kiedy prace teoretyków musiały poczekać na potwierdzenie w praktyce. Ta teoria pozwala nam zrozumieć fundamentalne zasady naszego świata w mikroskali.

Odkrycia laureatów uzupełniają Model Standardowy. To teoria, która opisuje dość dokładnie wszystkie podstawowe cząstki składające się na materię. Teoria była wielokrotnie uzupełniana i sprawdzana przez uczonych.

Do momentu przedstawienia wyników eksperymentu w CERN Model Standardowy miał fundamentalną lukę – brakowało cząstki, która nadaje innym cząstkom masę. Fizykom trudno wyobrazić sobie materię, cokolwiek, co istnieje bez masy. Bozon Higgsa – boska cząstka – jest bez wątpienia „fundamentem", jedną z podstawowych cegiełek wszechświata. Była ostatnim, ale najważniejszym, brakującym ogniwem w teorii fizyki cząstek.

Jak podkreślają fizycy z Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, to właśnie teoria Brouta, Englerta i Higgsa opisuje cały ten proces – i ratuje Model Standardowy przed rozpadem. Wiemy już, że bozon Higgsa istnieje, choć zaledwie przez niewyobrażalnie krótki czas, a potem się rozpada. Ten proces w naturze miał miejsce u zarania wszechświata, tuż po Wielkim Wybuchu.

Gdzie ta masa

Po znalezieniu cząstki Higgsa Model Standardowy jest kompletny, ale wyjaśnia jedynie prawa rządzące materią, którą możemy zobaczyć. Tymczasem wszechświat zbudowany jest w większości z tzw. ciemnej materii, która jest niewidoczna. O niej fizycy nie wiedzą prawie nic. Wątpliwości pojawiają się też w przypadku neutrino, przez długi czas uważane za pozbawione masy. Ostatnie doświadczenia wskazują jednak, że neutrino mają masę spoczynkową. Aby ją zbadać, teoretycy próbują wyjść poza Model Standardowy i poszukują „nowej" fizyki. Dlatego badacze CERN nie składają broni i dalej poszukują nieznanych cząstek.

Nobel za boską cząstkę François Englert i Peter W. Higgs zostali wyróżnieni za teorię wyjaśniającą powstanie materii. Fizyka , Nobel, Englert, Higgs, Brout, Hagen, Guralnik, Kibble, LHC, CERN, CMS , ATLAS

Peter Higgs

Uniwersytet w Edynburgu

Urodził się w 1929 roku w Newcastle. Od dzieciństwa uczył się świetnie, zdobywał nagrody, ale nie z fizyki. Tą dziedziną zainteresował się dopiero w momencie wyboru kierunku studiów. Wybrał fizykę teoretyczną w prestiżowym King's College w Londynie. Całe zawodowe życie związał z Uniwersytetem w Edynburgu, gdzie obronił pracę doktorską i został profesorem. Współpracuje z nią także teraz, od roku 2006 już jako emeryt.

Od początku miał opinię bardzo zdolnego. Jeden z profesorów Uniwersytetu Maryland, który wspólnie z Higgsem zdawał egzamin z mechaniki kwantowej, wspomina, że egzaminator opierał się na najnowszym artykule z tej dziedziny; w trakcie egzaminu Higgs zaproponował lepsze rozwiązanie niż autor artykułu.

A jednak początek kariery nie był obiecujący, podobnie jak jego życie osobiste – pierwsze małżeństwo rozpadło się. W środowisku naukowym panowało przekonanie, że jego prace są „zbyt wydumane" i prowadzą donikąd.

Dziś wiadomo, że opinia taka była rezultatem niezrozumienia.

Według relacji samego Petera W. Higgsa teoria o nieuchwytnej cząstce sprawiającej, że materia posiada masę, przyszła mu do głowy podczas spaceru. Gdy opisał ją w artykule wysłanym do pisma „Physics Letters", redakcja odrzuciła go. Ostatecznie artykuł ukazał się w nie mniej poważanym „Physical Review Letters".

W dekadzie lat 70. Peter W. Higgs publikował już regularnie w najlepszych pismach naukowych. Wyjaśniał – teoretycznie – naturę tajemniczej cząstki. Nigdy zresztą nie zgadzał się z ogólnie przyjętym terminem „bozon Higgsa". W zgodzie z anglosaskim poczuciem humoru twierdzi, że jest to „bozon, który nosi jego nazwisko", co więcej, powinno brzmieć „bozon Brouta-Englerta-Higgsa-Guralnika-Kibble'a", ponieważ ci uczeni też mają wkład w opis cząstki.

Nagroda Nobla to niejedyny naukowy laur badacza z Edynburga, ma ich wiele, do najcenniejszych należą: Medal Diraca i nagroda Wolfa w dziedzinie fizyki.

W środowisku uważany jest za człowieka bezpretensjonalnego. Pozostał taki, choć zdawał sobie sprawę, iż od chwili doświadczalnego potwierdzenia jego teorii przyznanie mu Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki było nieuniknione.

François Englert

Wolny Uniwersytet w Brukseli

Fizyka teoretyczna to dla niego szerokie pojęcie, w ramach tej dziedziny, oprócz cząstek elementarnych, zajmuje się także teorią strun, gdzie przestrzeń ma więcej niż trzy wymiary, a także kosmologią.

Jest Belgiem, urodził się w 1932 roku w Brukseli. Studiował równolegle nauki ścisłe i politechniczne na Wolnym Uniwersytecie w Brukseli, dlatego w rubryce „zawód wyuczony" wpisuje także: inżynier elektryk oraz inżynier mechanik – kierunki te ukończył w 1955 roku. Dyplom z fizyki zrobił dopiero dwa lata później. Za to doktorat już w następnym roku.

Początek jego kariery naukowej wiąże się z amerykańskim Uniwersytetem Cornell. Na długie lata trafił do zespołu Roberta Brouta, który zajmował się nieuchwytną cząstką. Gdy powrócił do Belgii, role się odwróciły – do zespołu, którym kierował na Wolnym Uniwersytecie w Brukseli, dołączył Robert Brout. Razem pracowali do 1980 roku.

Potem François Englert pracował samodzielnie (w 1998 r. przeszedł na emeryturę). Współpracował z uniwersytetami w Tel Awiwie i w Los Angeles. Podobnie jak w przypadku Petera W. Higgsa jego teoretyczne dociekania uważano za ekscentryczne. Cieszył się wprawdzie uznaniem, ale ze względu na prace w dziedzinie kosmologii jego nazwisko łączy się ze zjawiskiem coraz szybszej ekspansji wszechświata. Pracował też nad wyjaśnieniem obserwowanej jednorodności kosmosu.

François Englert nie unika wypowiedzi na tematy o charakterze politycznym i społecznym. Jego zdaniem tegoroczny Nobel jest triumfem nauki europejskiej. Podkreśla, jak wielką rolę odegrało zbudowanie pod Genewą Wielkiego Zderzacza Hadronów. Bez niego nie byłoby tegorocznego Nobla w dziedzinie fizyki. – Cofnięcie budowy Wielkiego Zderzacza w Teksasie z powodu deficytu budżetowego w latach 90. było ciosem, z którego do dzisiaj nie otrząsnął się amerykański świat nauki – uważa prof. Englert.

Długa jest lista nagród, jakie przyznano temu badaczowi. W 1997 r. otrzymał Nagrodę Europejskiego Towarzystwa Fizycznego, w 2004 r. Nagrodę Wolfa (podobnie jak Higgs), a w 2010 r. wyróżnienie przyznało mu Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne. W uznaniu zasług król Belgów Albert II nadał mu tytuł barona.

Krzysztof Kowalski

Uczeni podzielą się nagrodą w wysokości 8 mln koron, czyli nieco ponad 900 tys. euro. Jak głosi oficjalny komunikat Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk, tegorocznego Nobla z fizyki przyznano za „teoretyczne odkrycie mechanizmu, który przyczynia się do lepszego rozumienia pochodzenia masy cząstek subatomowych. Istnienie tego mechanizmu zostało niedawno potwierdzone przez odkrycie nowej cząstki w eksperymentach ATLAS i CMS w Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC) w CERN".

Nobel z fizyki - komentarze

Pozostało 95% artykułu
Nauka
Czy mała syrenka musi być biała?
Nauka
Nie tylko niesporczaki mają moc
Nauka
Kto przetrwa wojnę atomową? Mocarstwa budują swoje "Arki Noego"
Nauka
Czy wojna nuklearna zniszczy cała cywilizację?
Nauka
Niesporczaki pomogą nam zachować młodość? „Klucz do zahamowania procesu starzenia”