“A legfontosabb az, hogy az eredmény bizonyítja, jó a 40 éve létező standard modell, amely egy teljes körű matematikai és fizikai modell. Az elmúlt években már kezdtünk eljátszani a gondolattal, hogy milyen lenne egy Higgs-bozon nélküli világ, és akkor mi lenne az a folyamat, amely a Higgs-bozon helyett megteremti a részecskék tömegét. A Higgs-bozon szinte biztosra vehető felfedezése tehát nagyon megnyugtató” – mondja Lévai Péter, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont főigazgatója.
A Higgs-bozon anyja neve
“Az, hogy az új megfigyelt részecske két fotonra tud bomlani, azt jelenti, hogy a spinje, azaz perdülete vagy 0, vagy 2. Ha 0, akkor ez a Higgs-bozon, ha kettő, akkor valami nagyon furcsa ‘állat’, amelynek létezését nem jósolja meg a standard modell. Bár nagyon nehéz lenne elképzelni, hogy nem a Higgs-bozont látjuk, de egyelőre ez sem zárható ki teljesen” – mondja Horváth Dezső, a Debreceni Egyetem professzora, az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója.
Az eredmény megerősítése tehát további adatgyűjtést igényel. “Az év végére tudni fogjuk a Higgs-bozon anyja nevét, foglalkozását, lakhelyét” – mondja Lévai arra utalva, hogy addig még rengeteg adatot gyűjtenek majd be a CERN Nagy Hadronütköztetőjében, az LHC-ben (az eddigi 10 inverz femtobarn mellé még 10-et, aminek érdekében idén már csak proton-proton ütközések lesznek, az eredetileg őszre tervezett proton-ólom ütközéseket tavaszra halasztják). Az új adatok alapján pontosítani lehet majd a Higgs-bozon tulajdonságait, és ami még izgalmasabb: kiderülhet, hogy hányféle Higgs-bozon létezik.
Több a Higgs-bozon, mint várták
A jelenlegi adatok alapján lehetséges, hogy körülbelül 25 százalékkal több Higgs-bozon keletkezett a közel hároméves megfigyelési időszakban, mint amire a fizikusok számítottak. Az egyik megfigyelési módszerrel (a Higgs-bozon két fotonra való bomlásával) 6 eseményt észleltek, ami megközelítőleg 6000 Higgs-bozon felbukkanására utal (tekintve, hogy a foton-foton bomlás a Higgs-bozonok bomlási lehetőségeinek kb. 1 ezrelékét jelenti).
“Ez az, ami miatt most izgatottak vagyunk. Mindkét kísérlet, az ATLAS és a CMS is több Higgs-bozont lát, mint amit a standard modell jósol” – mondja Horváth. “Ez a többlet azt is jelentheti, hogy nem csak egyféle Higgs-bozon létezik” – mondja Lévai.
Az árnyékvilág lehetősége
Egynél több Higgs-bozont viszont már nem lehet beilleszteni a standard modell alapváltozatába, ehhez már az úgynevezett szuperszimmetrikus standard modell kell. A szuperszimmetria elmélete szerint az általunk ismert részecskék mindegyikének létezik egy partnerrészecskéje. Ezek lennének a szuperszimmetrikus részecskék egy olyan “árnyékvilágban”, amelynek a létezését mi nem érzékeljük. A szuperszimmetria sokkal egyszerűbbé tenné a standard modell matematikáját, és választ adna olyan problémákra, amelyekre a standard modell alapváltozata nem képes. Ilyen például a Világegyetem összetételének 23 százalékát adó sötét anyag, amely általunk egyelőre nem ismert részecskékből is állhat. Ezenkívül lehetőséget nyújt a gravitációs kölcsönhatás beépítésére a standard modellbe.
A szuperszimmetrikus részecskék létezését még nem sikerült igazolni, de a szuperszimmetrikus standard modellhez kétszer annyi Higgs-mező szükséges, mint az alap standard modellhez. Két Higgs-mező esetében azonban nem egy, hanem öt Higgs-bozon létezik az elmélet szerint. Az ötből kettő töltött, három semleges. A három semleges Higgs-bozon tömege bármilyen lehet, de az egyiknek, a legkönnyebb tömegűnek a tulajdonságai teljesen olyanok, mint a standard modell Higgs-bozonjának tulajdonságai.
“A mostani adatok alapján az is lehetséges, hogy a megfigyelt új részecske nem is a standard modell Higgs-bozonja, hanem egy másik, megengedőbb modell, például a szuperszimmetria elmélet legkisebb tömegű Higgs-bozonja, amely mögött új fizika lehet” – mondja Horváth.
“Az LHC másik nagy célja a szuperszimmetrikus részecskék felfedezése. Ez azonban sokkal nehezebb lesz, mint a Higgs-bozoné, amely mérföldkő ugyan, de tudtuk, hogy hol és hogyan kell keresni. A szuperszimmetrikus részecskék utáni kutatás olyan lesz, mint egy tűt keresni a szénakazalban” – mondja Lévai.
A szuperszimmetrikus részecskék utáni kutatás 2015 és 2030 között zajlik majd az LHC-ben, a legnagyobb elérhető energiákon (előbb 13, majd 14 TeV-on). Az adatok feldolgozásában kulcsszerep jut majd a Budapesten most épülő CERN @ Wigner számítóközpontnak is.
Simon Tamás