„Частица на края на Вселената“ от физика Шон Карол

Как изглежда светът от перспективата на Хигс-бозона?

Частица на края на Вселената“ (ИК „Изток-Запад“) на известния  физик от Калифорнийския технологичен институт Шон Карол хвърля светлина върху заветния въпрос: защо частиците имат маса и как изобщо е възможно да се образуват атомите? Авторът разкрива как науката предвиди съществуването на бозона на Хигс – станал популярен като „частицата бог“ – и ни запознава с учените, стоящи зад колосалния експеримент, който провокира редица противоречиви мнения (включително екзотични, напр. че той ще предизвика края на света).

Преди повече от 2500 години в Древна Гърция философите-атомисти за първи път поставят въпроса за това, което доскоро наричахме неуловимата частица. След повече от двадесет столетия, милиарди долари и усилена работа в продължение на десетилетия, изследователите, участващи в създаването на Големия адронен ускорител в европейската организация за ядрени изследвания ЦЕРН, най-накрая успяха да открият тази неуловима частица през 2012 г. Бозонът на Хигс (кръстен на Питър Хигс – един от шестте физици, които през 1964 г. предвиждат съществуването на такава частица) е смятан от мнозина за най-големия пробив – след разделянето на атома – в разбирането ни за Вселената. Тази частица е ключът към отговора на въпроса: защо частиците имат маса и как въобще е възможно да се образуват атомите?
Известният физик от Калифорнийския технологичен институт Шон Карол разкрива по невероятен начин как жаждата за знание на човечеството доведе до, може би, най-великото научно откритие на нашето време в увлекателно написаната „Частица на края на Вселената“. Авторът описва по разбираем за всеки начин защо Хигс-бозонът е толкова специален,  обяснявайки, че без него не бихме могли да разберем защо елементарните частици имат маса. Днес, твърди още Карол, вече разполагаме с неуловимата част(ица) от пъзела на материята – атомите и силите, на които се основава съществуването на всичко, което ни заобикаля.

В „Частица на края на Вселената“ (с подзаглавие „Как търсенето на Хигс-бозона ни доведе до прага на един нов свят“) Шон Карол ни завежда зад кулисите на Големия адронен ускорител на частици в Швейцария и ни запознава с теоретиците, инженерите и експериментаторите, участвали в процеса. Карол разяснява по увлекателен начин физиката от гледната точка на бозона на Хигс, добил популярност като „частицата бог“.
Хигс-бозонът е нов, революционен и жадуван от десетилетия способ на мислене, отвеждащ ни в поразителния свят на тъмната материя – и дори отвъд нея. Луксозното издание на „Частица на края на Вселената“ съдържа множество схеми и диаграми, както и богат цветен снимков архив.

Шон Карол е водещ американски учен, старши сътрудник в Калифорнийския технологичен институт. Той разяснява по достъпен начин науката след бозона на Хигс, чието откритие действително води до нова ера в изследването на Космоса.
За „Частица на края на Вселената“ през 2013 г. Карол печели Royal Society Winton Prize – най-престижната награда за научни книги.

*
„Това, което е от значение и е сърцевината на проблема, е дали съществуват светове, които отправят предизвикателство към конвенционалното с допускането, че онова, което дълго време сме смятали за Вселената, е само един от компонентите на далеч по-грандиозната, вероятно много по-странна и в по-голямата си част скрита реалност.“

Брайън Грийн

*
Откъс от книгата

Нямаше да намерим бозона на Хигс, ако не съществуваше LHC – Големият адронен  ускорител на частици. Още едно скучно име за видимия резултат от вдъхновението и човешката страст за открития. LHC е най-голямата и най-сложно съоръжение, което някога е било създавано от човечеството. Цената му си я бива – около девет милиарда долара. Учените, които работят в ЦЕРН, смятат, че машината ще работи активно и ползотворно в продължение на още петдесет години. Само че физиците не са толкова търпеливи: ще е много добре ако получим няколко променящи света открития още днес, благодарим за въпроса.
LHC е гигантски по всеки измерим начин. За пръв път идеята се ражда през 80-те години на ХХ в. Одобрението за започване на строителните работи е през 1994 г. Много преди дори да бъде включен, LHC вече е в заглавията на всички водещи медии, имало е съдебни дела, опитващи се да спрат изграждането му с аргумента, че би могъл да създаде черна дупка, която да погълне цялата Земя. Е, с това се справихме успешно и гигантският ускорител се върна към активна работи през 2009 г.
Навсякъде по света на 13 декември 2011 г. учени, а и немалко заинтересувани неспециалисти, се блъскаха в семинарни зали или около компютърни екрани, за да чуят две лекции на изследователи от LHC. Темата беше търсенето на Хигс-бозона. Такъв тип заглавие е доста често срещано на семинарите по физика, като изводът почти винаги е: „Търсенето върви добре! Пожелайте ни успех!“ Този път беше различно. Няколко дни преди събитието в интернет се появиха слухове, че семинарът няма да завърши с обичайното заключение. Този път се очакваше да се каже: „Добре, може би наистина виждаме нещо. Може би най-накрая сме намерили доказателството, че бозонът на Хигс наистина съществува.“
Наистина така се и оказа! Имахме индикации, че LHC вижда частицата на Хигс. Само индикации, имайте предвид, не твърдо потвърждение. Големият адронен ускорител удря протони един в друг при невероятни енергии, докато два гигантски експериментални детектора следят какви частици се появяват вследствие на сблъсъците. Броят пъти, при които два високоенергетични фотона (частиците на светлината) са се образували при определена енергия, се оказа на йота по-голям, отколкото бихме очаквали в случая, че бозон на Хигс не съществуваше. Това определено е доказателство, че нещо се случва, но все още не е откритие. Все пак нещата изглеждаха добре. Ролф Хойер дори приключи прес-конференцията с усмивка: „Ще се видим следващата година, този път с откритие.“
Така и стана. На 4 юли 2012 г. два други семинара разказаха как върви търсенето на Хигс-бозона. Вече не ставаше дума за слаби индикации. Този път без никакво съмнение учените бяха намерили нова частица. Хиляди физици по целия свят радостно аплодираха. Но и си отдъхнаха спокойно – LHC наистина се беше оказал успех.

(1. Във физиката на елементарните частици най-общото определение за адрон е съставна частица, която се подчинява на силното взаимодействие и е изградена от кварки. От своя страна адроните се делят на бариони (съставени от три кварка, такива са протона и неутрона) и мезони (състоят се от двойка кварк и антикварк, като например пионите).