Dáta z Veľkého hadrónovho urýchľovača naznačujú, že Higgsov bozón je nudný a štandardný. Dvere k novej fyzike zatiaľ neotvoril.
Dobre, ten nadpis trochu preháňa. Ale nie až toľko, ako by sa na prvý pohľad mohlo zdať. Vedci totiž objavili totálne správny Higgsov bozón, akurát že z „nesprávnej" teórie.
Dobre, aj táto veta trochu preháňa. Tá teória, takzvaný štandardný model možno nie je úplne nesprávna, určite však je zlá - prípadne ešte presnejšie, neúplná.
Tento štandardný model (pre potreby tohto textu ho volajme stará fyzika – aj keď vonkoncom nie je taká stará, a už vôbec nie jednoduchá) totiž dobre vysvetľuje len zhruba štyri percentá nášho vesmíru. Ak nás naše ďalekohľady a vesmírne observatória zásadne neklamú, o veľkej väčšine kozmu veľa nevieme. Vieme však toto: stará fyzika v dnešnej podobe ho nevie vysvetliť.
Vedci samozrejme majú novú fyziku. V skutočnosti tých nových fyzík majú veľké množstvo, od superstrún, cez technicolor až po supersymetriu. A práve tá je dosiaľ najlepším kandidátom na rozšírenie štandardného modelu. Lenže...
Na vede sú extrémne dôležité experimenty. Sú tou autoritou, ktorá nám hovorí, aké hypotézy odmietnuť a aké si aspoň zatiaľ ponechať. To platí rovnako pre objavovanie mechanizmu rakoviny ako pre pochopenie zverinca časticovej fyziky. Jednoducho, okrem hypotéz potrebujete aj experimentálne dáta. Presne tie, ktoré prichádzajú z Veľkého hadrónového urýchľovača.
Tie známe nie sú veľmi sľubné. A pre časť časticových a teoretických fyzikov zrejme prinášajú sklamanie.
Sliepky a mezóny
Keď v júli vedci oznámili objav Higgsovho bozónu, bol to veľký úspech experimentálnej fyziky. No mnohí dúfali, že táto „posledná“ chýbajúca častica štandardného modelu je čímsi oveľa viac, než len zachytením posledného kúska známej skladačky. Záhadná častica totiž mohla otvoriť dvere k novej fyzike.
Tento týždeň prebiehala v japonskom Kjóte konferencia, kde vedci hovorili o svojich dátach z LHC. A dvakrát zasadili ranu novej fyzike.
Pred pár dňami oznámili, že úplne raritný rozpad istej častice, Bs mezónu prebieha presne tak často a takým spôsobom (na miónové páry), ako tvrdila stará fyzika. Práve táto udalosť však mala slúžiť ako test, ktorý by mohol ukázať, že to tak nie je. Stačilo pritom málo.
Predstavte si to ako sliepky. Máte ich nejaký počet a zároveň rozumný predpoklad, ktorý vám povie, že by mali každý deň zniesť päť alebo šesť vajec. Ak však zrazu začnete každý deň nachádzať štyri alebo osem, znamená to, že sa čosi deje. Možno sú vaše sliepky čudné. Možno sa vám zatúlala nejaká od susedov (a možno máte zlú teóriu).
Ak však dúfate, že teória hovoriaca o piatich vajíčkach je nesprávna a vy máte lepšiu hovoriacu o ôsmich, päť vajíčok vás sklame. A presne toto sa stalo v prípade Bs mezónu. Tri až tri a pol rozpadu z miliardy rozpadov je presne toľko, koľko predvídal štandardný model. Supersymetriu zatiaľ netreba.
Nudný Higgsov bozón
Čosi podobné sa stalo aj s Higgsovým bozónom. Informácie z prostredia detektorov CMS a ATLAS hovoria, že častica je presné taká, akú predvídala stará fyzika. Znovu sa tvári, že novú fyziku nepotrebuje a všetko sedí so štandardným modelom. Možno s výnimkou fotónov.
Higgs je v skutočnosti veľmi čudný (ak vôbec) základný kameň kozmu. Toto konštatovanie však zredukujme len na nasledujúce: je veľmi nestabilný a veľmi rýchlo sa rozpadá na iné častice. A to sa môže diať niekoľkými spôsobmi.
Napríklad sa rozpadne na leptónový pár tau leptón a tau antileptón. Fyzik Jonathan Butterworth vo svojom blogu na denníku Guardian však píše, že aj keď úžasným úspechom je už ukázať, že toto sa deje, dáta zatiaľ naznačujú, že všetko sedí so starou fyzikou.
Higgs sa môže rozpadať aj na kvark b a antikvark b. Tu však máme (zatiaľ) málo známych dát. Ďalší rozpad pritom tiež (toto sú tie nové dáta, rozpady na Z a W bozóny) ukazuje, že všetko sedí so starou fyzikou. A potom sú tu tie prekliate fotóny...
V tomto prípade sa totiž možno čosi ukazuje. Stará fyzika predpovedá, ako často by sa mal diať rozpad na fotónový pár. New Scientist však pripomína, že podľa známych meraní sa to deje až dvakrát tak často, ako by sa malo – lenže toto nie je nová informácia a vieme o tom už od júla.
Ak však chceme špekulovať, môžeme. Tento exces by mohol znamenať, že niekde v procese sa môže vyskytovať nejaká neznáma častica z novej fyziky, ktorá prispieva k štatistike. Alebo Higgs je ešte záhadnejší a sám je z čohosi zložený. Nie je základnou časticou štandardného modelu.
Táto špekulácia však zatiaľ veľké opodstatnenie nemá, a práve v tomto prípade potrebujeme nové dáta. Zatiaľ tak môžeme povedať, že Higgsov bozón je vo výbornej zhode so starou fyzikou, a preto úplne nudný. A v konečnom dôsledku - „nesprávny“.
PS: Mimochodom, z prostredia CERN-u prenikajú informácie, že niečo by sa mohlo ukazovať v nových dátach. Na ne si však musíme ešte týždne až mesiace počkať.
