Vă prezentăm astăzi un interviu cu fizicianul Christoph Paus de la Massachusetts Institute of Technology, MIT, care discută despre noua particulă descoperită şi care prezintă toate caracteristicile pentru a fi mult căutata particulă Dumnezeu, bosonul Higgs.
Zeci de fizicieni de la MIT au făcut parte din echipa care a descoperit ceea ce ar putea fi bosonul Higgs. Ce înseamnă descoperirea lor şi ce urmează pentru fizica particulelor?
În luna iulie a acestui an, CERN, Organizaţia Europeană pentru Cercetare Nucleară, a făcut publice dovezile cele mai concludente, care atestă existenţa bosonului Higgs (la 5 sigma), o piatră de temelie îndelung căutată a Modelului Standard al fizicii. Această particulă subatomică, prima dată propusă în anii 1960 şi căutată pe scară largă de atunci, se consideră că stă la baza originii masei obiectelor.
Mai mult de 50 de fizicieni şi studenţi de la MIT au făcut parte din CMS (Compact Muon Solenoid), proiectul ştiinţific de la Marele Accelerator de Hadroni - CERN, reprezentând cea mai mare contribuţie adusă fizicii dintre toate universităţile americane. Profesorul de fizică Christoph Paus de la MIT este unul dintre cei doi cercetători de frunte (împreună cu Albert De Roeck de CERN) care a ajutat la căutarea bosonului Higgs în cadrul proiectlui CMS, care cuprinde aproximativ 500 de oameni de ştiinţă.
Paus a vorbit despre contribuţia Institutului la această aparentă descoperire în fizica particulelor, precum şi despre semnificaţia rezultatelor pentru înţelegerea noastră a Universului.
Î. Care sunt implicaţiile acestei particule nou descoperite? De ce ar trebui să le pese oamenilor obişnuiţi de asta?
R. Căutare bosonului Higgs de la Marele Accelerator de Hadroni este punctul culminant al cercetării din ultima jumătate de secol. Această particulă este indisolubil dependentă de o întrebare extrem de banală: "Ce este fizică mişcării?"
Mişcarea leagă conceptele fundamentale de spaţiu, timp şi masă: spaţiul şi timpul sunt legate prin viteză, în timp ce masa este rezistentă la schimbările de viteză. Explicarea masei a fost suficient de importantă pentru ca Aristotel să încerce să facă acest lucru, iar răspunsul lui a rămas pentru aproape 2.000 de ani. Dar pătrunderea mai adâncă în misterele mişcării a condus la revoluţiile lui Galileo, Newton şi Einstein.
În cadrul aceleiaşi tradiţii, bosonul Higgs promite să elucideze în cele din urmă originile fundamentale ale masei. Nu putem spune încă dacă fenomenul despre care vorbim astăzi este într-adevăr Higgs, determinarea lui va necesita mult mai multe date. Dar până în prezent acesta îndeplineşte criteriile noastre de căutare şi dacă se confirmă, se va stabili un reper important în înţelegerea pe care o avem asupra naturii. Ar trebui să observăm şi altceva în afară de Higgs - ei bine, asta ar putea fi chiar mai important.
Î. Care a fost contribuţia MIT la această constatare?
R. Echipa de la MIT este coordonată de către şase membri autorizaţi şi are mai mult de 50 de membri, inclusiv studenţi absolvenţi sau nu de licenţă, devenind astfel cel mai mare grup american universitar de la experimentul CMS. Echipa a fost fondată cu mai multe decenii în urmă de către Jerry Friedman şi mai apoi Kendall Henry (ambii de la MIT), împreună cu Richard Taylor (de la Centrul Acceleratorului Liniar Stanford sau SLAC), care a demonstrat existenţa quarcurilor într-o serie de experimente din 1967 până în 1973. Astăzi echipa noastră analizează teme la fel de diverse ca şi fizica ionilor grei şi căutările bosonului higgs, care au devenit obiectivul nostru din 2009.
Echipa de la MIT este profund implicată în patru din cele cinci căutări de bază ale bosonului Higgs. Contribuţia cea mai importantă a grupului în găsirea acestei noi particule este lucrarea noastră privind analiza de dezintegrare a lui Higgs în doi fotoni, care reprezintă cea mai mare parte a observării noii particule.
În mod tradiţional studenţii absolvenţi şi post-doctoranzii sunt cei care depun cele mai mari eforturi pentru analiză şi în multe feluri aceştia au pus bazele analizei descompunerii bosonului Higgs în doi fotoni. Un exemplu remarcabil a fost introducerea tehnicilor avansate - aşa-numitele analize multivariate sau tehnicile MVA - în analiza standard. MVA a amplificat sensibilitatea analizei celor doi fotoni în mod substanţial. Prin aplicarea riguroasă a tehnicilor MVA, am fost capabili să creştem puterea datelor cu mai mult de 50 la sută.
Q. Care este următorul pas pentru această cercetare?
R. Pentru a se descoperi o particulă de magnitudine similară, poate că va trebui să ne întoarcem în 1974, la descoperirea particulei J/psi de către Samuel Ting (de la MIT) şi Richter Burton (de la SLAC). În acel moment natura particulei J/psi nu era evidentă: au fost speculaţii, dar au durat mai mulţi ani pentru a se lămuri complet natura sa.
În urma acelui eveniment, o întreagă nouă familie de particule a fost descoperită, ceea ce a determinat în mod clar natura iniţial misterioasei particule J/psi şi a schimbat punctul nostru de vedere cu privire la fizica particulelor pentru totdeauna, în aşa-numita "Revoluţie din Noiembrie". Analogia cu situaţia actuală cu siguranţă nu este perfectă, dar există câteva lecţii importante de învăţat.
Noi nu înţelegem încă natura acestei particule noi pe care am găsit-o cu experimentul CMS: avem suspiciuni că ar putea fi bosonul Higgs, aşa cum a fost prezis de Modelul Standard, dar ar putea fi, de asemenea, altceva.
Există, de exemplu, teoria supersimetriei, care prezice mai multe astfel de tipuri de particule pe care le-am putea găsi în analizele ulterioare. Descoperirea lor - sau identificarea lipsită de ambiguitate că noua particulă ar fi altceva decât bosonul Higgs - ar fi chiar mai interesantă şi ar provoca o nouă revoluţie în înţelegerea noastră asupra fizicii particulelor.
Pentru a rezolva aceste probleme este esenţial să se întocmească o listă cu proprietăţile acestei noi particule, astfel încât grupul nostru de cercetare de la MIT să se concentreze acum pe măsurarea tuturor posibilelor proprietăţile ale acestei particule, inclusiv conexiunile cu alte particule şi spinul său. Acest lucru va necesita în mod substanţial mai multe date şi o extindere a analizelor pentru a include mai multe moduri de manifestare a acestei noi particule în detector. În aceeaşi ordine de idei, vom fi cu ochii în patru în legătură cu mai multe particule de natură similară, deoarece istoria ne spune că dacă găseşti o particulă, ar putea fi mai multe chiar după colţ.
Traducere după 3q-paus-higgs-boson-discovery de Ana Spătaru
