Nagroda Nobla z fizyki w 2013 roku

Nagrody

Peter Ware Higgs

Urodził się 29 maja 1929 roku w Newcastle w Wielkiej Brytanii.
Ukończył studia z fizyki i obronił doktorat w King's College London. Pracę podjął na Uniwersytecie w Edynburgu, a później w University College London oraz Imperial College London. W 1960 roku powrócił do Edynburga i wykładał tam matematykę i fizykę teoretyczną oraz zajmował się cząstkami elementarnymi. Na emeryturę przeszedł w 1996 roku.

Nagrodę Nobla z fizyki w 2013 roku otrzymali Francois Englert z Belgii i Peter Higgs z Wielkiej Brytanii za teoretyczne odkrycie mechanizmu, który pomaga nam zrozumieć pochodzenie masy cząstek subatomowych, co zostało niedawno potwierdzone dzięki odkryciu postulowanej cząstki elementarnej zwanej cząstką Higgsa podczas eksperymentów ATLAS i CMS przeprowadzonych w Wielkim Zderzaczu Hadronów w .

Teoria, która opisuje cząstki występujące w przyrodzie oraz wszystkie siły z wyjątkiem grawitacji, nazywa się . Potrafi ona wytłumaczyć większość zjawisk zachodzących z ich udziałem oraz budowę i własności setek cząstek przy pomocy kilku tylko i pomiędzy nimi. Równania opisują różne własności cząstek, wśród nich: ładunek elektryczny, który powoduje, że cząstki przyciągają się lub odpychają elektrycznie, ładunek oddziaływań silnych, który przyciąga cząstki na małych dystansach i wiąże kwarki wewnątrz protonów, spin czyli wewnętrzny moment pędu cząstek i wiele innych.

Francois Englert

Urodził się 6 listopada 1932 roku w rodzinie belgijskich Żydów.
Drugą Wojnę Światową przeżył ukrywając swoje pochodzenie i przebywając w domach dziecka. Studia z zakresu inżynierii elektro-mechanicznej ukończył w 1955 na Université Libre de Bruxelles. W 1959 roku obronił tam doktorat, po czym przez dwa lata pracował na Cornell University. Od 1964 roku pracował jako profesor na Université Libre de Bruxelles, a od roku 1980 pełnił tam, wraz z Robertem Brout funkcję kierownika jednostki fizyki teoretycznej. Na emeryturę przeszedł w 1998 roku.

Tworzenie odbywało się przez wiele lat i nastręczało dużo trudności. Model miał też pewną wadę. Wszystko się w nim zgadzało i działało bez zarzutu przy założeniu, że cząstki elementarne są pozbawione masy. Jest to sprzeczne z naszymi podstawowymi obserwacjami, ponieważ każdy stwierdza, że materia ma masę.
W latach sześćdziesiątych dwudziestego wieku ubiegłego wieku kilku fizyków zauważyło, że problemy z masą znikają w Modelu Standardowym, gdy uwzględni się w nim obecność jeszcze jednego pola kwantowego. Najważniejszymi były dwie prace fizyków teoretyków. Pierwsza opublikowana przez pracujących w Belgii Francois Englerta i Roberta Brouta, którzy wspólnie opisali cały mechanizm nadawania masy. To wymyślone pole kwantowe powinno powstać w momencie Wielkiego Wybuchu i wypełnia cały Wszechświat, absolutnie wszystko, nawet próżnię.

Efekt zderzenia przeciwzbieżnych wiązek protonów uzyskanych w detektorze CMS w Wielkim Zderzaczu hadronów

W uproszczeniu można wyobrazić sobie, że niektóre cząstki, w zależności od swoich właściwości, doznają ze strony tego pola większego lub mniejszego oporu. Opór ten powoduje większą lub mniejszą bezwładność, a tym samym sprawia, że niektóre cząstki łatwo jest rozpędzić, czyli są lżejsze, a inne trudno więc uważamy cięższe.
Niemal w tym samym czasie Peter Higgs dodatkowo wymyślił, że przy tym mechanizmie powinna również istnieć cząstka, którą nazwano jego imieniem. Obliczenia wskazywały na to, że w pewnych okolicznościach istnienie tego pola przejawia się poprzez pojawianie się specyficznych cząstek, zwanych . To pozytywna okoliczność, bo łatwiej jest zweryfikować teorię o istnieniu nowych, nieznanych dotąd cząstek niż o nowym polu, do którego mierzenia nie mamy żadnej aparatury.
Aby potwierdzić tę teorię fizycy zaczęli poszukiwać cząstki Higgsa. Potrzebne są do tego obserwacje zderzeń cząstek o bardzo dużej energii. Takie możliwości daje oddany do użytku w 2008 roku (LHC), znajdujący się w ośrodku badawczym pod Genewą. Żmudna i

Graficzne przedstawienie zderzenia protonów, po którym pojawił sie bozon Higgsa.

pracochłonna analiza rezultatów zderzeń dała w końcu rezultat. W 2012 ogłoszono , których właściwości zgadzają się z przewidywaniami teoretyków i najprawdopodobniej są szukanymi cząstkami Higgsa. Na podstawie doświadczeń ustalono, że masa cząstki Higgsa jest około 134 razy większa od masy protonu.
Tym samym potwierdziła się słuszność teorii i po prawie pięćdziesięciu latach Englert, Higgs i Brout zasłużyli na Nobla. Robert Brout zmarł jednak w 2011 roku, więc nagrodę podzielili między siebie tylko Englert i Higgs.
Gdyby okazało się, że bozonu Higgsa nie ma, oznaczałoby to, że cały Model Standardowy jest nieprawidłowy i należy go przeformułować. Tymczasem potwierdzenie istnienia bozonu dopełnia teorię i jest dowodem jej prawdziwości.
To jednak nie jest ostatnia zagadka Modelu Standardowego. Okazuje się, że Model Standardowy traktuje neutrina jako bezmasowe, podczas gdy niedawne badania wskazują, że w rzeczywistości mają one masę. Inny powód jest taki, że model opisuje jedynie materię widzialną, która stanowi zaledwie jedną piątą materii w kosmosie. Właśnie w celu odkrycia tajemniczej kontynuowane są poszukiwania nieznanych cząstek w akceleratorze LHC w CERN. Oprócz rozwijania Modelu Standardowego fizycy tworzą i próbują je weryfikować. Czekamy więc na nowe odkrycia.

Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w serwisie naukowym Gazety Wyborczej, serwisie naukowym portalu Onet i artykułu zamieszczonego w miesięczniku Polityka.

« Poprzednia Następna »