4. juuli 2012. Lisaks Ameerika Ühendriikide 236. sünnipäevale oli see ka päev, mil füüsikud teatasid, et nad on leidnud kindlaid tõendeid Higgsi bosoni kohta - tabamatu osakese kohta, mis annab massi teistele universumi elementaarsetele osakestele. See oli eelmise sajandi üks olulisemaid saavutusi füüsikas ja selle katsetamiseks kulus Šveitsis Genfis asuva hiiglasliku osakestekiirendi Big Hadron Collider ehitamine. Pärast seda võidukäiku oli füüsikakogukond kindel, et CERNist saab rohkem avastusi. Kuid sõna otseses mõttes kvadriljonite prootoni kokkupõrgete korral põrkes hiljem, midagi uut pole ilmnenud. Nüüd, pärast LHC ATLAS-eksperimendi kallal töötavaid teadlasi, teatasid nad pärast aastatepikkuseid andmeid, et nad saavad kinnitada midagi uut: Higgsi bosoni lagunemine tekitab põhjakvarke, pakkudes tuge füüsika teoreetilisele raamistikule, mida tuntakse standardmudelina. osakeste füüsika.
Pressiteate kohaselt oli 2012. aasta Higgsi vaatlus puudulik. Kuigi tegelikult pole Higgsi bosoni vaatlemine praegu võimalik, saab osakeste kiirendi abil teha osa bittideks, milleks osakesteks laguneb. Sel ajal täheldati kahte ennustatud osakest, mida nimetatakse W- ja Z-bosoonideks, mida on oodata umbes 30 protsendil lagunevatest Higgsi bosonitest. Kuid teadlased ei näinud osakesi, mida võiks oodata 60 protsenti ajast - põhjakvargid.
Või vähemalt, nii nad arvasid. Probleem, selgitab Traat , on see , et nad nägid alt-kvarke, neid oli lihtsalt liiga palju; collider tekitab mitmesuguste interaktsioonide kaudu palju põhjapõhja kvarke lisaks prootonivoogudele, mis on mõeldud üksteise sisse löömiseks. Nii et aru saada, kas LHC-s tuvastatud põhjakvark tuli lagunevast Higgsi bosonist või kuskilt mujalt, osutus äärmiselt keeruline. Sellepärast kulus teadlaste mõistliku kindluseni jõudmiseks nii kaua aega, et mõned nende täheldatud põhjakvargid olid pärit Higgsi lagunemisest. Vaadates kõiki andmeid alates 2011. aastast ja kasutades uusi analüütilisi tehnikaid nagu sügavad kunstlikud närvivõrgud ja masinõppimine, leidsid nad lõpuks statistiliselt olulisi tõendeid Higgsi loodud põhjakvarkide kohta.
"See on esimene kord, kui nägime Higgsi sidumist põhjakarpidega, mida ennustati, " rääkis ATLAS-eksperimendil töötav Harvardi ülikooli osakestefüüsik John Huth Ryan F. Mandelbaum Gizmodos . "Me arvasime, et see juhtub, kuid enne, kui seda näeme, ei teaks me kindlalt, et see on sel viisil kvarkidega ühendatud."
Ehkki leid on analüüsi triumf ja järjekordne kinnitus, et oleme tõenäoliselt leidnud Higgsi bosoni, on see ka kerge pettumus. Sellepärast, et see sobib kenasti standardmudelisse, millega füüsikud on töötanud alates 1970. aastate algusest. Ehkki mudel selgitab osakeste füüsika kohta palju, on sellel mõned lüngad. Näiteks ei käsitle see gravitatsiooni ega selgita tumedat ainet. Pärast LHC sisselülitamist olid teadlased lootnud tõendeid “veidrate” osakeste kohta, mis lõhuvad või laiendavad standardmudelit või kinnitavad supersümmeetriat, mudeli täiend, mis aitab massi selgitada. Seda pole lihtsalt juhtunud, vähemalt mitte veel.
Nüüd võivad füüsikud oodata veel paar aastat, enne kui loodusseadused ümber kirjutatakse. LHC läbib mitmeid energiatarbimise uuendusi, mis valmivad 2026. aastal ja kui see mahlaga osakeste kiirendi uuesti sisse lülitatakse, võib see viia imeliku teaduse tüübini, mida väli vajab isegi John Hughesi kõige metsikuma kujutlusvõime ületamiseks.
