Higgsův boson vědcům v CERNu stále uniká detekci, jak jej vlastně hledají?

06. 03. 2011

Částicová fyzika LHC Higgsův boson

Data posbíraná v roce 2010 na detektoru CMS, který je součástí Velkého hadronového urychlovače (LHC) pod francouzsko-švýcarskými hranicemi, doposud neprokázala existenci Higgsova bosonu. Fyzici v CERNu hledají tento druh částice ve srážkách protonů letících proti sobě téměř rychlostí světla. Výsledkem takové kolize jsou exotické částice, které se velmi rychle rozkládají a ztěžují tak svou detekci. Jednou z těchto částic by měla být i tzv "božská částice" jak byl higgsův boson nazván v knize Leona Ledermana.

LHC

schéma konstrukce trubice velkého hadronového urychlovače (Large Hardon Colider - LHC).

Image credit:

Proč vlastně vědci v CERNu higgsův boson hledají? Čím je tato miniaturní částice tak zvláštní? Jde o teoretickou částici, o které vědci pouze předpokládají, že existuje, doposud ji ještě nikdo nedetekoval, ani neexistuje žádný přímý důkaz o její existenci. Higgsův boson je součástí Stadardního modelu částicové fyziky a je považován za nositele hmotnosti elementárních částic, je tedy klíčovou součástí tohoto obecně přijímaného teoretického modelu.

Detekce higgsova bosonu ale není jednoduchá. Podle Standardního modelu některé částice hmotnost mají, například neutron nebo proton, a některé ji nemají, například foton. Hmotnost částice by měl zprostředkovávat právě higgsův boson, ten ale nelze detekovat přímo, protože se velmi rychle rozpadá na další částice. A právě podle částic, které ve srážkách v LHC vznikají při různých rychlostech srážených protonů, se vědci snaží detekovat částice, které by mohly být výsledkem rozpadu higgsova bosonu.

Bohužel vědci neznají hmotnost higgsova bosonu, a proto ani nevědí jaké množství energie představované rychlostí srážejících se protonů je třeba, aby v kolizi tato částice vznikla. Eliminační metodou zatím zjistili, jakou hmotnost higgsův boson nemá, ale i to je v tomto poli fyziky pokrok. Fyzici v LHC jsou si jisti, že částici objeví a věří, že je to jen otázka času, kdy LHC přinese první důkazy o její existenci.