Peter Higgs. Fotografia lui Claudia Marcelloni / CERN
Un binecunoscut fizician a declarat că "nu era deloc mulțumit de descoperirea bosonului Higgs". O reacție destul de atipică, dar această descoperire amenință să închidă un întreg capitol în fizica secolului al XX-lea, fără a da un indiciu despre cum să procedăm la scrierea următoarei.
Conform măsurătorilor astronomice, materia descrisă de Modelul Standard este materia de la care se formează stelele, planetele și noi, în schimb, suntem doar o parte nesemnificativă a universului. Suntem ca un strat subțire de spumă plutitoare pe suprafața oceanului invizibil al materiei întunecate și a energiei întunecate, despre care nu știm aproape nimic.
Mai rău, conform modelului standard, nu ar trebui să existăm deloc. Teoria spune că, după Big Bang, cantități egale de materie și antimaterie au trebuit să se distrugă. creând o desăvârșire absolută în univers.
În acest sens, există motive temeinice științifice de îndoială că modelul standard este sfârșitul istoriei când vine vorba de legile fizicii. Dar există un alt principiu estetic care îi obligă pe mulți fizicieni să se îndoiască de caracterul complet al acestui model. Acesta este principiul "naturalității".
Modelul standard este considerat o teorie foarte "nefiresc". Are un număr mare de particule și forțe diferite, multe dintre ele par superflute și, în plus, în acest model, un echilibru extrem de nesigur. Dacă cel puțin o mică schimbare este una din cele 20 de cifre mici care alcătuiesc această teorie, vom afla imediat că trăim în Univers fără atomi. O asemenea ajustare fantomă a echilibrului afectează mulți fizicieni și au impresia că universul a fost organizat în așa fel încât viața să poată exista în el.
Bozonul Higgs ne oferă unul dintre cele mai grave cazuri de reglaj fin de nenatural. secolului 20 descoperire neașteptată a fost că spațiul gol nu este de fapt gol. În realitate, vidul este o supă fiartă de particule invizibile "virtuale". care apar apoi, apoi dispar.
Conform punctului convențional, când bosonul Higgs trece printr-un vid, acesta interacționează cu această supă de particule virtuale, iar această interacțiune își mărește masa la valori absolut incredibile. Poate deveni sute de milioane de miliarde de ori mai mari decât cele măsurate la Colectorul de Large Hadron.
Teoreticienii au încercat să îmblânzească masa neascultătoare a bosonului Higgs propunând extinderea modelului standard. Cea mai populară a fost teza "supersimetriei", care introduce noțiunea de particulari-superparteneri ai particulelor obișnuite, mult mai greu decât particulele convenționale ale modelului standard. Aceste superparticule anulează efectul particulelor virtuale într-un vid, reducând masa bosonului Higgs la valori rezonabile și eliminând nevoia de reglaj fin neplăcut.
Ipoteza supersimetriei are alte caracteristici care au făcut-o populară printre fizicieni. Poate că cel mai atractiv lucru este că unul din superparticule oferă o explicație elegantă pentru materia întunecată misterioasă, care reprezintă aproximativ un sfert din univers.
Deși descoperirea bosonului Higgs a fost prezentată ca principal argument în favoarea construirii unui Large Hadron Collider cu o lungime de 27 kilometri, majoritatea fizicienilor au așteptat de fapt ceva nou de la el. Higgs însuși a spus anul trecut la scurt timp după descoperirea bosonului: "Bozonul Higgs nu este cel mai interesant lucru pe care LHC îl caută".
Dar în timp ce agitatorul nu a găsit nimic
Dacă supersimetria este într-adevăr principalul motiv al masei mici a bosonului Higgs, atunci superparticulele ar trebui să apară la un nivel de energie mult mai ridicat decât nivelul de detecție al bosonului de la Large Hadron Collider. Faptul că nu a găsit nimic a dus deja la excluderea multor forme populare de supersimetrie.
Din acest motiv, unii teoreticieni au abandonat complet principiul naturalității. Un relativ nou model, cunoscut sub numele de „Susy divizat“ este recunoscut în fine masa de reglare Higgs, dar a negat SUSY alte proprietăți, cum ar fi materia întunecată a particulelor.
Aceasta poate părea o diferență nesemnificativă, dar consecințele pentru natura universului nostru sunt enorme. Esența argumentării se reduce la faptul că trăim într-un univers precis și reconciliat, pentru că este unul dintr-un număr infinit de universuri, foarte diferite, fiecare având legile sale fizice proprii. Constantele fundamentale ale naturii sunt astfel, pentru că dacă ar fi diferite, atunci atomii nu ar fi capabili să se formeze - și, prin urmare, nu ar fi noi cu întrebările noastre.
Nici LHC, nici legendarul viu, Stephen Hawking, nu pot răspunde la multe întrebări legate de fizica particulelor elementare. Fotografii CERN
Acesta aparține omului și argumentul omenirii se datorează în parte dezvoltarea teoriei corzilor, care poate fi o „teorie a tot.“ Aceasta presupune existența unui număr imens (aproximativ 10 500) de universuri diferite cu legi diferite ale fizicii. (Un astfel de număr mare de universuri, dă adesea naștere la critici de teoria corzilor, care, uneori, în bătaie de joc denumit „teoria orice altceva,“ pentru că nimeni nu a găsit încă o soluție care corespunde cu cea a universului în care trăim.) Cu toate acestea, în cazul în care modelul este împărțit supersimetria este adevărat , lipsa de știri din LHC-ului poate fi o dovadă indirectă a existenței multiversului în sine. despre care vorbește teoria strungurilor.
Toate astea nu au nici un semn de bun augur pentru Coordonatorul Large Hadron Collider. În cazul în care lupta pentru naturalețea este pierdut, nu există nici un motiv pentru apariția în următorii câțiva ani de noi particule. Unii fizicieni insista pe construirea unui nou accelerator de particule, care trebuie să fie de patru ori mai mult timp, și de șapte ori mai puternic decât curentul.
Cu ajutorul acestui ciocan de monstru, această întrebare poate fi rezolvată o dată pentru totdeauna. Dar este greu să vă imaginați cum puteți obține o lumină verde asupra construcției sale, mai ales dacă LHC nu găsește niciodată altceva decât bosonul Higgs.
Dar dintr-o dată LHC nu va găsi nimic? Apoi, bosonul Higgs poate deveni un cântec de lebădă al fizicii particulelor elementare, ultima particulă din epoca acceleratoarelor. Aceasta este o perspectivă foarte deranjantă pentru experienti, dar un astfel de rezultat poate duce la schimbări enorme în ideile noastre despre univers și locul în care se află.