Otakar Horák
Vo svojom dome v Edinburghu zomrel tento pondelok britský fyzik Peter Higgs. Mal 94 rokov.
Vedec je autorom teórie, ktorá predpokladá, že základné stavebné kocky hmoty získavajú svoju hmotnosť „prostredníctvom interakcie s poľom generovaným inou časticou, ktorú dnes nazývame Higgsov bozón“, povedal pre Denník N časticový fyzik Peter Chochula z CERN-u.
Podľa neho Higgsov mechanizmus vysvetľuje „vznik a správanie sa hmoty, ktorú vidíme okolo nás“.
Bez významu pre fyziku?
Existencia Higgsovho bozónu sa experimentálne potvrdila v CERN-e v roku 2012 a rok nato dostal Peter Higgs – spolu s Françoisom Englertom – Nobelovu cenu za fyziku.
Existenciu častice pritom Peter Higgs predpovedal takmer 50 rokov predtým v článku z roku 1964.
Prvú verziu rukopisu zaslal fyzik časopisu Physical Letters, ale editori z CERN-u ju odmietli s tým, že „je bez zjavného významu pre fyziku“.
Tridsaťpäťročný Higgs doplnil článok o nový odsek a poslal ho inému časopisu Physical Review Letters, ktorý ho vydal na jeseň v roku 1964.
„Stále ma fascinuje, že rozhodujúci článok má len 1,5 strany. Znamená to, že veľké myšlienky sa dajú formulovať stručne a jednoducho,“ povedal nám fyzik Ivan Melo z Katedry fyziky Fakulty elektrotechniky a informačných technológií Žilinskej univerzity v Žiline.
Objav Higgsovho bozónu vykonala tá istá vedecká inštitúcia, ktorá teoretický predpoklad častice označila takmer polstoročie predtým za bezvýznamný. „Skutočný význam svojej predpovede pochopil [Peter Higgs] až neskôr podobne ako celá komunita fyzikov,“ dodal fyzik Ivan Melo.
Ľudia spali pred auditóriom
Higgsov bozón objavili vedci na experimentoch ATLAS (slovenská účasť) a CMS vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) v CERN-e za dva roky zrážania od roku 2010 do roku 2012.
K objavu častice nedošlo v „jednom momente“, ale sériou mnohých meraní – až s pribúdajúcimi dátami sa na rovnom pozadí hmotnostného spektra častíc začala prejavovať dovtedy neznáma častica.
Na grafe vyzeral Higgsov bozón ako vystupujúci oblúk, ktorý zodpovedal 130-násobku hmoty protónov zrážaných v detektore.
Oznámeniu o objave Higgsovho bozónu predchádzala pozvánka pre Petra Higgsa: „Peter by sa mal dostaviť na prednášku do CERN-u, inak to bude ľutovať.“
Objav sa oznámil 4. júla 2012. Noc predtým spali niektorí ľudia pred auditóriom v CERN-e, aby sa na druhý deň dostali dnu. Chceli byť pri dejinnej udalosti. „Myslím si, že ho máme,“ komentoval objav Rolf-Dieter Heuer, vtedajší riaditeľ CERN-u. Dojatý Peter Higgs uronil slzu. „Je úžasné, že sa to udialo už počas môjho života,“ dodal neskôr.
V neskoršom období nazval Higgs vlastný článok z roku 1964 svojou „jedinou dôležitou myšlienkou“ a otvorene priznal, že sa nepodieľal na hľadaní častice v CERN-e.
Oznamujú objav Higgsovho bozónu. Zdroj – Link TV/YouTube
To, že je nobelista, mu povedala susedka
Keď sme v roku 2019 boli v CERN-e, videli sme, že steny riadiacej miestnosti lemujú desiatky fliaš od šampanského a iného alkoholu. Vedci si nimi pripomínajú míľniky, ktoré dosiahli.
Ale fľaša, ktorú by otvoril Peter Higgs, tam chýba. Fyzik sa v CERN-e nezdržal a čoskoro po oznámení objavu odletel domov. Na palube lietadla si otvoril len plechovku piva London Pride. Keď sa v CERN-e dožadovali, aby ju uložili na čestné miesto, Higgs povedal, že ju vyhodil.
Táto príhoda je len jedným z mnohých príkladov skromnosti Petra Higgsa, ktorý sa cielene vyhýbal mediálnej pozornosti. Denník The New York Times ho kedysi označil za „J. D. Salingera fyziky“, čím ho pripodobnil k známemu samotárskemu spisovateľovi.
Keď Higgsovi v roku 2013 udelili Nobelovu cenu, nemohli sa mu dovolať, keďže fyzik nevlastnil žiadny mobilný telefón (a nepoužíval ani e-mail).
Vyhlásenie o udelení Nobelovej ceny sa tak udialo bez toho, aby o tom držiteľ vedel. To, že je nobelistom, sa Peter Higgs dozvedel dodatočne od susedky, ktorá ho zastavila na ulici. Udelenie Nobelovej ceny komentoval fyzik dodatočne slovami: „Je príjemné mať niekedy pravdu.“
To, že je Peter Higgs nobelistom, sa dozvedel od susedky na ulici. Zdroj – On Demand News/YouTube
„Peter Higgs pomohol vysvetliť zásadnú vec, pretože bez Higgsovho mechanizmu by častice nemali hmotnosti a nemohli by vytvárať atómy a ďalšie štruktúry. Kľúčovú úlohu tu hrá Higgsovo pole. Higgsov bozón je dôsledkom tohto poľa: ak sa nám Higgsovo pole podarí rozvlniť dodaním vysokej energie, tak Higgsov bozón je práve táto vlna v Higgsovom poli. No a potrebnú vysokú energiu dodali protóny urýchlene v LHC,“ povedal fyzik Ivan Melo o význame objavu oceneného Nobelovou cenou.
A.B.E.G.H.H.K.H mechanizmus
Peter Higgs nebol jediný, kto uvažoval o existencii častice dnes zvanej Higgsov bozón. Iba jeden a pol mesiaca pred ním vydal vedecký časopis Physical Review Letters článok s podobným nápadom aj Françoisovi Englertovi a Robertovi Broutovi.
V tom čase neexistoval internet a Higgs neskôr naznačil, že svoj článok by pravdepodobne nikdy nenapísal, ak by vedel o práci kolegov. Novú časticu predpovedali mesiac po Higgsovi aj traja ďalší fyzici – Tom Kibble, Carl Hagen a Gerald Guralnik.
Za autorov teórie, ako častice nadobúdajú hmotnosť, sa označujú spoločne Higgs, Brout a Englert. „Higgsov mechanizmus sa správne nazýva Higgsov-Englertov-Broutov mechanizmus,“ hovorí časticový fyzik Peter Chochula.
„Po istý čas,“ spomínal Peter Higgs so smiechom, „som mechanizmus nazýval A.B.E.G.H.H.K.H“, aby tak vedec nevynechal meno žiadneho kolegu, ktorý prispel k formulovaniu teórie (Anderson, Brout, Englert, Guralnik, Hagen, Higgs, Kibble a ‚t Hooft).
Božská alebo prekliata častica?
Niekedy sa Higgsovmu bozónu hovorí „božská častica“. Takto ho označil fyzik a nobelista Leon Max Lederman, ktorý v roku 1993 vydal s Dickom Teresim knihu The God Particle (z angl. Božská častica).
„Tento bozón hrá ústrednú rolu v súčasnej fyzike a je taký kľúčový pre naše pochopenie štruktúry hmoty, no zároveň je taký nepolapiteľný, že som mu dal prezývku božská častica. Prečo božská častica? (…) Vydavateľ nám nedovolil nazvať ju prekliata častica, hoci by mohlo ísť o vhodnejší názov vzhľadom na jej zlovestnú povahu a náklady, ktoré sú s ňou (s jej hľadaním – pozn. red.) spojené,“ povedal o pôvode názvu Lederman.
Vedec vychádzal zo slovnej hračky, ktorá v slovenčine zaniká. Anglický výraz pre „prekliatu časticu“ je „goddamn particle“. Škrtnutím časti „damn“ vznikol názov „božská častica“, God particle.
Tomuto názvu sa úplne nevyhýba ani vedecká obec. „Nenulová hmotnosť častíc je základným predpokladom toho, aby sa vytvoril materiálny svet, ktorý nás obklopuje. To je zároveň dôvod, prečo mnohí nazývajú Higgsov bozón božskou časticou,“ vysvetlil časticový fyzik Stanislav Tokár z Fakulty matematiky, fyziky a informatiky UK v Bratislave.
Vysvetľuje kritické časti Štandardného modelu
No samotný Peter Higgs sa výrazu „božská častica“ vyhýbal – bol ateistom a považoval za nenáležité, aby sa nejakej častici pripisovali „božské“ vlastnosti. Nestotožnil sa ani s tým, aby sa častica volala po ňom, keďže podobné predpovede urobili v rovnakom období aj iní.
Prirovnaniam k božskej častici by sa vyhol aj fyzik Tomáš Dado. Vysvetliť, čo je Higgsov bozón a čo robí, nie je podľa neho jednoduché, lebo sme limitovaní naším jazykom, ktorý nie je úplne vhodný na opis elementárnych častíc, povedal vedec z Technickej univerzity v Dortmunde.
Dadovi sa nepozdávajú ani tvrdenia, že „Higgsov bozón požičiava časticiam hmotnosť“. Podľa neho je najlepšie, ak sa Higgsov bozón opíše ako „vedľajší produkt“ Broutovho–Englertovho–Higgsovho mechanizmu.
„Jeden [z konceptuálnych problémov Štandardného modelu] spočíval v zdanlivo nekompatibilných požiadavkách v súvislosti s hmotnosťou niektorých častíc (W a Z bozónov), kde matematický model predpokladal presne nulovú hmotnosť (takú, ako má napríklad fotón) a zároveň obrovskú hmotnosť,“ povedal Tomáš Dado a dodal, že tento rozpor vyriešil práve Broutov–Englertov–Higgsov mechanizmus.
O ňom povedal, že je „nevyhnutným prvkom Štandardného modelu, bez ktorého by bol model neúplný a matematicky nekonzistentný“.
Štandardný model je model časticovej fyziky, ktorý hovorí, že existuje šesť kvarkov a šesť leptónov, akýchsi lego kociek, z ktorých je postavený celý náš svet. Tieto častice spolu komunikujú cez štyri základné mechanizmy – silnú, slabú, elektromagnetickú a gravitačnú silu.
„Higgsov mechanizmus vysvetľuje kritické časti Štandardného modelu. Bez neho by bol nekompletný,“ vraví fyzik Peter Chochula.
Čo je CERN alebo LHC:
- CERN: Európska organizácia pre jadrový výskum (z fr. Conseil européen pour la recherche nucléaire, CERN), je to najväčšia výskumná organizácia sveta. Venuje sa základnému a aplikovanému výskumu najmä v oblasti časticovej fyziky. Nachádza sa na švajčiarsko-francúzskej hranici pri Ženeve. Slovensko je členským štátom od roku 1993, spolu je členských štátov 23.
- LHC: Veľký hadrónový urýchľovač (z angl. Large Hadron Collider, LHC) bol spustený v roku 2010. Určený je na výskum zrážok zväzkov protónov alebo jadier olova. Na urýchľovači prebiehajú viaceré experimenty, z nich sa Slovensko priamo zúčastňuje experimentu ALICE, zameraného na výskum udalostí po veľkom tresku, a experimentu ATLAS, určeného na výskum časticovej fyziky. V detektoroch LHC pátrajú aj po temnej hmote a novej fyzike.
- ATLAS, ALICE, CMS a LHCb: štyri hlavné experimenty v LHC. Higgsov bozón pozorovali až dva detektory na Veľkom hadrónovom urýchľovači, ATLAS a CMS.
Výnimočný človek
Od zisku doktorátu v roku 1954 pôsobil Peter Higgs po celý pracovný život – do roku 1996 – na univerzite v škótskom Edinburghu. Rektor univerzity Peter Mathieson po jeho smrti povedal, že bol „pozoruhodnou osobnosťou – skutočne nadaným vedcom, jeho vízia a predstavivosť obohatili naše poznatky o svete, ktorý nás obklopuje“.
„Jeho priekopnícka práca motivovala tisíce vedcov a jeho odkaz bude inšpirovať mnohé ďalšie generácie,“ dodal Mathieson podľa Guardianu.
Fabiola Gianottiová, generálna riaditeľka CERN-u a bývalá vedúca experimentu ATLAS, ktorý v roku 2012 pomohol objaviť Higgsovu časticu, povedala: „Okrem svojho výnimočného prínosu k časticovej fyzike bol Peter [Higgs] aj veľmi výnimočným človekom, človekom vzácnej skromnosti, skvelým učiteľom a niekým, ktorý vysvetľoval fyziku jednoduchým, no hlbokým spôsobom.“
Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].
