Paar nädalat tagasi lõi EPS (European Physical Society) kokkutulekul Prantsusmaal laineid teade, et värskemad andmed Suurest Hadronite Põrgutist (Large Hadron Collider, LHC) võivad viidata kauaotsitud Higgsi bosoni avastamisele.
LHC CMS detektor kaalub ligikaudu 14 000 tonni.
Mikromaailma osakeste interaktsiooni seni edukalt kirjeldanud standardmudeli (loe siit) kohaselt on Higgsi boson osake, mis annab kõikidele teistele osakestele massi. Ühtlasi on tegemist viimase ennustatud, aga seni mitteavastatud standardmudeli osakesega. Maailma võimsaima osakestekiirendi LHC üks põhieesmärke ongi selle osakese leidmine.
Šveitsis Genfis maa-aluses kompleksis kiirendatakse prootoneid ligi 8 km läbimõõduga trajektooris pea valguse kiiruseni, moodustades kaks teineteise vastassuunas kihutavat prootonite kiirt. Enamus prootoneid liiguvad oma vastutulevatest kaaslastest puutumatult mööda, väike osa neist põrkuvad. Põrke tulemusena tekkivad osakesed lagunevad kiirelt ja neid on raske tuvastada. Füüsikute üheks ülesandeks on suure hulga signaalide seast välja otsida võimalikke vihjeid Higgsi bosoni olemasolule.
LHC-s on mitmeid detektoreid. Higgsi püüdvad ja ühtlasi suurimad on ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus, loe siit) ja CMS (Compact Muon Solenoid, loe siit). Mõlemad detektoritega seotud töörühmad teatasid hiljaaegu ebatavaliselt suurt andmevoogu, mis vihjab uuele osakesele. „Kühmuna“ näiv andmejaotus tekkis prootonite 130 GeV ja 150 GeV (gigaelektronvolt, 109 eV, ühtlasi massi ühik seosest E=mc2, kus valguse kiirus on normeeritud üheks) massi piirkonnas, kus arvatakse olevat ka Higgsi boson. „Kühmule on kaks võimalikku seletust. Esiteks võib tegemist olla meile tundmatu taustamüraga. Teine võimalus viitab uue osakese leidmisele. Andmeid ei ole veel piisavalt, et kindlaid järeldusi teha,“ ütleb professor Harvey Newman.
LHC töötab hetkel 7 TeV (teraelektronvolt, 1012 eV) piirkonnas, mis tähendab, et mõlema vastassuunas liikuva kiire energia on 3.5 TeV. Järgmisel aastal võidakse kiirte koguenergia tõsta 8 TeV – ni. LHC maksimum on 14 TeV. Kõrgem energia tähendab ühtlasi suuremat prootonite põrgete arvu, mis omakorda suurendab Higgsi leidmise, aga ka teiste uute osakeste ja interaktsioonide avastamise tõenäosust. Vastus bosonijahile loodetakse saada käesoleva aasta lõpuks.
Otsides SUSÜ-t
Juhul kui Higgsi tõepoolest olemas ei ole peavad füüsikud silmitsi seisma tõsiste väljakutsetega osakeste standardmudeli ümberkujundamises. „Standardmudel on Higgsi bosoni olemasolutagi problemaatiline. Teoorial on sisemised vastuolud. Üheks võimalikuks lahenduseks on supersümmeetria,“ ütleb Newman.
Supersümmeetria ehk SUSÜ väidab, et igal elementaarosakesel on supersümmeetriline kaasosake. Näiteks peaks kvargil olema partner „skvark“. Teoorial on mitmeid koolkondasid, ulatudes lihtsatest mõtteeksperimentidest keerukate ja mahukate käsitlusteni. Seni pole aga LHC katsete käigus SUSÜ olemasolule tõendusmaterjali leitud. „Lõplike järelduste tegemine oleks ennatlik. Oleme välistanud vaid lihtsamad mängumudelid,“ ütleb dotsent Maria Spiropulu.
Mis on Higgsi boson?
Higgsi boson annab osakesele massi, ent mida see tähendab?
1964. aastal esitles füüsik Peter Higgs ideed väljast, mis täidab kogu Universumi ja annab elementaarosakestele massi. Sarnaselt magnetvälja ja rauapuru vastasmõjule interakteerub Higgsi väli iga Universumis oleva elementaarosakesega. Need interaktsioonid aeglustavad ilmaruumis rändavat osakest. Elektron ei interakteeru Higgsi väljaga nii ulatuslikult kui näiteks ülespidise laenguga kvark, olles seetõttu vähem massiivsem. Ülespidise laenguga kvargi jaoks on väljas liikumine piltlikult siirupis ujumine, elektroni liigub väljas otsekui õhus. Ülespidine kvark on elektronist 300 000 korda raskem. Füüsikas on iga vastasmõjuga (loe siit) seotud mingi vaheosake. Elektromagnetvälja vaheosake on footon, tugeva vastasmõju vaheosake on gluuon. Higgsi välja vaheosake on Higgsi boson. Iseendaga interakteerumise tulemusena on ka sel bosonil mass.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply