Dekadę temu odkryto bozon Higgsa. Wielki Zderzacz Hadronów wchodzi w kolejną fazę badań

Bozon Higgsa to ultraciężka cząsteczka będąca nośnikiem tzw. pola Higgsa - zjawiska, za pomocą którego elementarne cząstki materii nabierają masy. Jego obecność była postulowana przez naukowców od lat 60 ubiegłego wieku, ale cząsteczki nie udało się zaobserwować - w warunkach naturalnych cząstki te rozpadają się niemal natychmiast. Nadzieję na zaobserwowanie tajemniczego "dawcy masy" dał dopiero Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), gigantyczny akcelerator cząstek.

Przełom w polowaniu na bozon Higgsa przyszedł w 2012 roku. Naukowcy z Europejskiego Ośrodka Badań Jądrowych (CERN) przeanalizowali dane z lat 2011-2012, dochodząc do wniosku, że wyprodukowana wewnątrz LHC cząsteczka musi być bozonem Higgsa - spełniała ona wszystkie właściwości cząstki, które zostały przewidziane w teoretycznych obliczeniach.

4 lipca CERN oficjalnie poinformował o zaobserwowaniu bozonu Higgsa, któremu opinia publiczna szybko nadała nazwę "boskiej cząstki". Obliczenia te zostały w stu procentach potwierdzone rok później. Jak się okazało, bozon Higgsa miał rekordową masę - ważył 120 razy więcej od pojedynczego protonu - a jego czas życia wynosi 10 do -22 potęgi sekund.

- Bozon Higgsa jest związany z niektórymi z najgłębszych otwartych pytań w fundamentalnej fizyce - wskazała dyrektor generalna CERN Fabiola Gianotti, która po raz pierwszy ogłosiła odkrycie.

Od tego czasu dokonano wielu innych odkryć związanych z cząsteczką. Naukowcy zbadali siłę jej oddziaływań z innymi cząstkami, również tymi tworzącymi materię. W kolejnych latach okazało się, że bozon może rozpadać się na mniejsze cząstki, takie jak kwarki czy leptony, również w zgodzie z wcześniejszym przewidywaniami.

Badacze podkreślają, że dziesięć lat po odkryciu bozonu Higgsa wciąż wiemy stosunkowo niewiele o cząsteczce. Bez odpowiedzi pozostaje pytanie, czy bozon Higgsa na pewno jest cząstką elementarną, czy też złożoną, oraz co generuje jego masę. Naukowcy chcą również dowiedzieć się, czy może on oddziaływać z ciemną materią i ujawnić naturę tej tajemniczej formy materii.

CERN nie zaprzestaje badań nad cząstkami elementarnymi. Po trzyletniej przerwie konserwacyjnej, 5 lipca projekt LHC wejdzie w kolejną fazę. Cząsteczki będą zderzane ze sobą z wykorzystaniem rekordowego nakładu energii 13,6 teraelektronowoltów. Naukowcy zaznaczają, że zależy im na osiągnięciu 1,6 miliardów kolizji cząstek na sekundę.

Nowe parametry pracy dają możliwość lepszego poznania bozonu Higgsa i nie tylko - badacze mają nadzieję, że eksperyment pogłębi nasze zrozumienie wszechświata w najmniejszych skalach. Jak opowiada dyrektor działu akceleratorów i technologii CERN Mike Lamont, to przełomowy moment dla badań nad cząstkami elementarnymi.

- Mamy do czynienia ze znaczącym wzrostem energii, torującym drogę nowym odkryciom - powiedział.