Základy Higgsova bosonuTED-Ed

- Přijdou dva chlapi do baru. - Vážně? Opravdu. Přijdou dva chlapi do baru – zmrzlinového. Dave, fyzik, který dělá na Velkém hadronovém urychlovači v CERNu, evropské laboratoři částicové fyziky, a Steve, bluesový zpěvák. - Dave! Jak se daří? - Steve! Rád tě vidím. - Dva kopečky mandlové. - Vanilkový šejk. Zrovna běželo něco v telce o urychlovači.

- Prý jste v detektoru našli mozol. - Ne tak úplně. Našli jsme boson, dost možná Higgsův boson. - Co je to? - Částice. Nenacházíte je v jednom kuse? Ano, ale tahle by mohla potvrdit existenci Higgsova pole. - Pole? Jaké pole? - Higgsovo pole. Jmenuje se po Peteru Higgsovi, ale k myšlence přispěli mnozí. Není to žádné kukuřičné pole, ale hypotetické neviditelné silové pole, které je všude ve vesmíru.

Dobře… Pokud je všude ve vesmíru, proč ho nikde nevidím? - To je trochu divné. - No, zas tak divné to není. Vezmi si třeba vzduch, nevidíme ho ani necítíme – teda většinou – ale dokážeme detekovat jeho přítomnost pomocí sofistikovaného vybavení, třeba našimi těly. Takže když něco nevidíme, je těžké určit, jestli to tam vůbec je.

Jasně, pokračuj. Myslíme si, že Higgsovo pole je všude kolem nás, všude ve vesmíru. A dělá dost zvláštní věci. Dává hmotnost elementárním částicím. Co jsou to elementární částice? Elementární částice jsou částice, které nemají žádnou stavbu, nelze je rozdělit, jsou základními stavebními kameny vesmíru.

Nejsou to atomy? Atomy jsou ve skutečnosti tvořeny z menších složek. Protonů, neutronů a elektronů. Zatímco elektrony jsou elementární částice, neutrony a protony ne. Ty se skládají z elementárních částic zvaných kvarky. To mi připomíná matrjošky.

Má to vůbec konec? Tohle popravdě nevíme, ale našemu současnému chápání říkáme standardní model. Ten zahrnují dva druhy elementárních částic. Fermiony, které tvoří hmotu, a bosony, které nesou síly. Často tyto částice seřazujeme podle jejich vlastností, jako je hmotnost. Dokážeme změřit hmotnost těchto částic, ale nikdy jsme netušili, odkud ta hmotnost pochází, nebo proč mají částice danou hmotnost.

A jak vysvětluje hmotnost Higgsovo pole? Když částice projde Higgsovým polem, interaguje a získává hmotnost. Čím více interaguje, tím větší má hmotnost. Jasně, chápu, ale je to tak důležité? Co kdyby nebylo žádné Higgsovo pole? Kdyby nebylo Higgsovo pole, svět by vůbec neexistoval. Nebyly by žádné hvězdy, žádné planety, vzduch, nic.

Ani ta lžíce nebo zmrzlina, kterou jíš. No to snad ne. Dobře… Ale jak do toho zapadá Higgsův boson? Vidíš tu třešeň, co mám v šejku? - Dáš mi ji? - Ještě ne. Nejdřív ji použijeme jako analogii. Jasňačka, třešnička je Higgsův boson. Ne, ne tak úplně.

Třešnička je částice pohybující se Higgsovým polem, šejkem. Šejk dává třešničce hmotnost. Chápu, takže molekuly šejku jsou Higgsovy bosony. Přihořívá. K vytvoření Higgsova bosonu je zapotřebí excitace Higgsova pole. Kdybych chtěl dodat energii upuštěním třešničky do šejku… Takže ty kapky na baru jsou Higgsův boson. Skoro.

Samotný stříkanec je Higgsův boson. To jako vážně? Inu, tohle nám říká kvantová mechanika. Ve skutečnosti jsou všechny částice excitací polí. Jasně, chápu, proč se ti líbí částicová fyzika. Je dost hustá. Podivná, ale hustá. Ano, dá se říct, že je podivná. Není to běžná věc. Higgsův boson je excitací Higgsova pole.

Když jsme našli Higgsův boson, věděli jsme, že existuje i Higgsovo pole. Tak teď už jste ho našli. Víte, že Higgsovo pole existuje. Takže máte hotovo. Zbývá v částicové fyzice ještě něco? Ve skutečnosti jsme teprve začali. Je to jako když si Kolumbus myslel, že našel novou cestu do Indie. Opravdu našel něco nového, ale ne zrovna to, co čekal. Nejdříve musíme ověřit, že ten boson je ve skutečnosti Higgsův boson. Zdá se, že odpovídá, ale musíme změřit jeho vlastnosti.

- A jak to uděláte? - Chce to více dat. Tento nový boson žije jen velmi krátce, než se rozpadne na lehčí a stabilnější částice. Měřením těchto částic se dozvíme o vlastnostech bosonu. A co přesně hledáte? Standardní model předpovídá, jak často a jak by se Higgsův boson rozpadl na různé, lehčí částice. Chceme vědět, zda nalezená částice je ta, kterou předpovídá standardní model, nebo zda zapadá do jiných možných teoretických modelů.

A když zapadne jinam? To bude ještě zajímavější. Takto se vlastně věda vyvíjí. Nahrazujeme staré modely novými, pokud lépe vysvětlí naše pozorování. Jasně, takže nalezení Higgsova bosonu vás nasměruje k dalšímu bádání. Jako když Kolumbus mířil na západ. Přesně.

A tohle je jen začátek. Překlad: Kara www.videacesky.cz