Бозон Хіггса: привід для торжества. Але чи буде він нашим останнім великим відкриттям?
Це було сприйнято, як тріумф міжнародної науки, який увінчав чотири десятиліття інтелектуальних і технічних зусиль, спрямованих на створення нового розуміння структури Всесвіту.
І, звичайно, відкриття бозона Хіггса являє собою важливу віху в історії розвитку фізики елементарних частинок.
Розглянемо логістику. У CERN, в Женеві, близько 10 тисяч вчених співпрацюють протягом декількох років в проекті з Великим адронним коллайдером (LHC) вартістю £5 млрд - це є підземний круговий механізм, побудований за шкалою Лондонської кільцевої лінії із мільярдною часткою точності – все для того, щоб розкрити субатомну матерію, яка надає зіркам, планетам і живим істотам їх масу.
Вдаючись до зіткнень потоків протонів колосальної енергії по всьому тунелю, вчені домоглися змінення нашого уявлення про космос.
Ми знаємо тепер, що невидиме енергетичне поле, - поле Хіггса, - є у всьому світі, це поле надає елементарним частинкам, наприклад протонам, їх масу. Найелементарнішою часткою цього поля є бозони Хіггса.
І це є особливо солодким успіхом для Великобританії. Мало того, що існування бозона було передбачене британцем із Единбурзького університету Пітером Хіггсом, машина, яка виявила його, LHC, була розроблена Лін Еванс, іншим ученим з Великобританії.
У той же час, один з наших найвидатніших фізиків, сер Крістофер Ллевеллін Сміт, був генеральним директором CERN в 1990 році і відповідав за переговори із будівництва колайдера.
"Він працює набагато краще, ніж я передбачав", - говорить він про механізм, будівництво якого він виношував, - Це прекрасна машина".
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: Науковці готові оголосити, що знайшли "частку Бога" - бозон Хіггса
Але в час, коли ідея такої машини була вперше запропонована 30 років тому, створення LHC, звичайно, не надто захоплювало вчених і політиків. Ця тема вже обросла легендами.
Будівництво коллайдера, який сьогодні вважається тріумфом науки і техніки, практично припинялося у низці випадків. Це слід враховувати тим фізикам, які сьогодні мріють про створення наступної машини.
Є також багато інших вчених, які в даний час вважають, що LHC може стати останнім великим прискорювачем частинок в нашій історії.
"Люди сьогодні думають, що будівництво LHC було неминучим, як тільки ми запропонували його будівництво, насправді це було зовсім не так", - говорить Ллевеллін Сміт.
Фото: novostey.com
Справді, проект супроводжувався атаками критиків. США на той час планували Надпровідний Super Collider (SSC), підземний тунель окружністю 54 милі - навколо якого протони мали летіти зі швидкістю, яка в три рази перевищує ту, що застосовано в LHC. Навіщо будувати менш потужний механізм, запитували критики?
Але SSC виявився фіаско. Окремі конгресмени спочатку підтримали проект, тому що вони сподівалися, що він буде побудований в їх штаті. Але після того, як був обраний Техас, ті ,що знаходилися за межами штату втратили інтерес.
Витрати зросли і SSC, який лишився без захисників, був скасований. Таким чином, США витратили свої гроші на Міжнародну космічну станцію, проект, який не мав важливої наукової цінності, але задовольнив корисливі інтереси.
Після того, як зник його суперник, справа із LHC пішла веселіше. Тим не менш, були витрачені десятиліття переговорів, перш ніж країни-члени CERN погодилися на будівництво.
Зрештою угода була підписана – окрім Великобританії, яка страждала від економічної кризи 1993 року, та Німеччини, яка зазнавала витрат пов’язаних із умовам об'єднання країни.
У випадках обох країн, доводилося домовлятися в останню хвилину, щоб зберегти проект, хоча Ллевеллін Сміт каже, що проект декілька разів перебував на межі припинення.
"Було дуже важко в деяких випадках. Проект мав усі шанси не відбутися", - зауважує він.
"І цей момент має явні наслідки для LHC. Якщо його гігантські детектори крім доказів існування бозонів Хіггса не представлять нічого більше у процесі свого використання, фізикам буде важко переконати світ, що вони потребують ще більшу машину, щоб досліджувати глибше будову матерії", - підкреслив Нобелівський лауреат, фізик Стівен Вайнберг.
"Мій кошмар у тому, що єдиним важливим відкриттям LHC залишиться бозон Хіггса", - говорить Вейнберг, - Це відкриття має важливе значення. Це підтверджує чинну теорію, але не дає нам жодних нових ідей. Ми повинні зробити нові відкриття, які вимагатимуть подальших додаткових досліджень, якщо ми хочемо отримати гроші на коллайдер наступного покоління".
ЧИТАЙТЕ ТАКОЖ: Американці отримали речовину, яка у 250 000 разів гарячіша за Сонце
Нас ще очікують відкриття частинок, які могли б пояснити наявність темної матерії у Всесвіті. Астрономи знають, що кварки, електрони та інші форми звичайної матерії на Землі можуть пояснити тільки близько 1/6 від маси Всесвіту. Повинно існувати ще щось.
Вчені називають це темною матерією, але не можуть домовитися стосовно її природи походження. Частинка, яка пронизує космос і яку поки не виявлено, може бути відповідальною за це.
Як каже Вайнберг: "Що може бути більш захоплюючим, ніж знайти частинку, яка становить більшу частину маси Всесвіту?".
Звичайно, відкриття походження темної матерії допоможе вченим отримати мільярди, які їм знадобляться для коллайдера наступного покоління. Але, якщо не трапиться подібних екзотичних відкриттів, вченим буде важко з фінансуванням.
Такі погляди підтримує Ллевеллін Сміт: "Єдиним реальним випадком для того, щоб вести мову про механізм наступного покоління буде відкриття явища, яке LHC зможе тільки виявити, але не зможе якісно дослідити. Доводиться чекати і сподіватися на щось подібне. Звичайно, для вчених є багато роботи на LHC протягом наступних кількох років".
Що стосується дизайну приладу наступного покоління, на сьогоднішній день найбільш вірогідним кандидатом був би лінійний коллайдер - на відміну від кругового - прискорювач, який буде стріляти електронами по прямій лінії на багато миль, перш ніж змушувати потоки розбиватися один в одного.
Фото: nustar.caltech.edu
Вже створено світовий консорціум експертів для розгляду подібних планів, в їх числі Лін Еванс. Але доки LHC не надасть подальших результатів, дизайн такого коллайдера буде залишатися невизначеним.
"Цілком можливо, що ми перебуваємо у кінці нашого шляху", - додає Ллевеллін Сміт, - Звичайно, якщо хтось не здійснить несподіваний прорив, швидше за все ми дійшли до кінця у процесі використання прискорювальної техніки".
Після 50 років використання технології розгону і розбиття субатомних частинок вздовж тунелів, ми, здається, наближається до виснаження цієї технології.
І навіть якщо технічні труднощі будуть подолані, політичні питання можуть бути нездоланними. Неминучі майбутні битви за місцеві інтереси.
Нам довелося чекати понад 2000 років, щоб довести, що Демокріт був правий, коли говорив, що матерія складається з атомів
Вченим в такому випадку доведеться використовувати інші методи для вивчення будови космосу: потужні, космічні телескопи, які могли б заглянути назад в ранній Всесвіт.
Самі по собі вони навряд чи приведуть до великих відкриттів. В результаті, коли LHC завершить свою роботу в наступному десятилітті, ми можемо зіткнутися з довгою паузою на нашому шляху до розкриття структури Всесвіту.
"Нам довелося чекати понад 2000 років, щоб довести, що Демокріт був правий, коли говорив, що матерія складається з атомів", - говорить Вейнберг, - Потім, в 20 столітті, нам довелося чекати на технічні досягнення, необхідні для дослідження субатомного світу на все глибших і глибших рівнях".
"Подібне з нами вже траплялося. Проте, якщо LHC не з’ясує щось насправді вражаюче, неминучим буде призупинення пошуків розкриття законів природи і ці пошуки не буде відновлено за нашого життя", - додає він.
Коротше кажучи, ми повинні всіляко скористатися із слави, яку несе відкриття бозона Хіггса, і слави прекрасної машини, яка це довела.
Оригінал: The Guardian
Переклад: iPress.ua
