Zdá se, že víme už skoro všechno, říká fyzik k objevu nové částice

Částice, jejíž objev byl oznámen ve středu, je z větší části ještě nepoznaná. Zatím se ovšem zdá, že předpovědi dnešních teorií byly správné a nebude třeba je měnit, říká český fyzik Jiří Chýla.

Takto nám to vyšlo. Pohled na nabitou posluchárnu v CERNu, kde ve středu vědci představili výsledky letošního kola pátrání po Higgsově bosonu. Vpředu jsou hrdinové okamžiku: v červeném Fabiola Gianottiová z vedení týmu experimentu ATLAS, vpravo je Joe Incandela z "konkurenčního" detektoru CMS. Mezi nimi na plátno vzhlíží generální ředitel střediska CERN Rolf-Dieter Heuer. | foto: AP Photo/Denis Balibouse

Tak jak to vidí fyzik: objevili jsme Higgsův boson?
Ne, to v tuto chvíli říct nemůžeme. Přesně řečeno jsme objevili částici, která zatím odpovídá naší představě o Higgsovu bosonu. Ale v tuto chvíli nemůžeme říct, že nejde o nějakou jinou částici, která s Higgsovým polem nemá nic společného. Víme o ní málo.

Kdo je Jiří Chýla

Profesor Jiří Chýla je jaderný fyzik, zabývající se teorií elementárních částic orientovanou na úzkou spolupráci s experimenty. Od počátku 90. let přednáší na Matematicko-fyzikální fakultě UK a společně s kolegy z této fakulty a Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské vede Centrum částicové fyziky. Týmy z centra se podílejí na řadě důležitých experimentů v hlavních světových laboratořích fyziky částic.

Profesor Jiří Chýla

Potvrdily se tedy předpovědi a očekávání fyziků, shrnuté do toho, čemu se říká "standardní model"?
Jen pro začátek, nejdříve si musíme říct, že standardní model obsahuje nejjednodušší verzi Higgsova bosonu. Pak ano, oznámená částice zatím odpovídá nejjednodušší variantě Higgsova modelu, která je součástí standardního modelu.

A můžeme to považovat za potvrzení toho, že stávající teorie platí a není třeba je opravovat a doplňovat?
To ne, zatím víme málo. Aby to bylo jasné: nevidíme stopy Higgsova bosonu všude, kde bychom měli. Pokud ta částice vypadá, jak si myslíme, tak se rozpadá několika různými způsoby, konkrétně deseti. A my bychom měli být schopni pozorovat přebytek částic ve všech deseti těchto takzvaných kanálech. Ale stopy částic z Higgse jsme zatím detekovali jenom ve dvou z nich. V ostatních to zatím nedokážeme.

Jiným slovy, ještě je zapotřebí potvrzení totožnosti?
Je to objev částice, ale pro potvrzení, že tato částice je skutečně Higgsův boson musíme počkat na více dat. Otázkou je, kdy budou k dispozici. Do konce letošního provozu LHC by mělo být k dispozici zhruba dvaapůlkrát více údajů, než máme teď. To zřejmě nebude stačit.

Pak by ovšem LHC měl být na jeden a půl roku odstaven, aby se provedly úpravy, které zaručí, že bude moci fungovat ještě se zhruba dvakrát vyššími energiemi než nyní. Ale budeme tak dlouho čekat, než se znovu začne měřit? To je otázka.

A můžeme považovat za jisté alespoň to, že byla opravdu objevena nová částice?
To ano. Výsledky nejsou z jednoho jediného experimentu, ale jde o výsledek čtyř nezávislých analýz, které všechny míří jedním směrem. Pravda, brané zvlášť, nejsou analýzy úplně přesvědčivé, ale dohromady vypadají jejich výsledky velmi důvěryhodně.

Co je Higgsův boson a co dělá?

Jednoduše řečeno je Higgsův boson částice, která je projevem tzv. Higgsova pole a zprostředkovává působení tohoto pole s okolím. Bez její existence by se Higgsovo pole nijak neprojevovalo.

Přitom podle teorie by Higgsovo pole mělo umožňovat některým částicím, aby vůbec měly hmotnost. Týká se to jen některých částic, například elektronů.

Z hlediska fyziků je ještě důležitější, že Higgsovo pole by mělo dát hmotnost tzv. "intermediálním vektorovým bosonům". Tyhle částice sice nikdy v životě nepotkáte, ale fungují jako "nosiče" jedné ze čtyř základních fyzikálních sil, tzv. slabé síly (častěji se používá výraz slabá interakce).

S tou se v životě také osobně mockrát nesetkáte, protože působí na vzdálenosti relevantní maximálně tak v rozměrech jádra atomů. Ale rozhodně existuje a vesmír by bez ní nefungoval tak, jak funguje. Možná se s ní jednou blíže seznámíme, pokud zvládneme výrobu energie jadernou fúzí. Tomuto procesu vládne slabá síla.

Kdo jí rozhodne?
Záleží hlavně na strategii CERNu. LHC totiž má i spoustu jiných dalších úkolů, třeba pátrání po tzv. supersymetrických částicích a další. Nemůže jenom hledat Higgsův boson.

Navíc další fáze výzkumu této částice nebudou na LHC zrovna jednoduché. Při srážkách proton-proton, které se na něm provádí, je spousta zbytečného šumu. Pro ilustraci, na LHC se uskutečnil milion miliard srážek a zajímavých jich pro hledání bylo zhruba jenom 140. Nemůžeme ho "zaměřit", aby se zabýval jenom srážkami kolem 125 gigaelektronvoltů (to je hodnota hmotnosti objevené částice, pozn. red.)

Byl ovšem skvělý na hledaní Higgsova bosonu, když jsme nevěděli, kde přesně by tato částice mohla být. S pomocí protonových srážek jsme pokryli celou řadu oblastí, kde se boson mohl skrývat.

Takže budeme muset počkat na jiné zařízení?
Na to nedokážu odpovědět. Uvidíme, co CERN vymyslí.

Vy jste teoretický fyzik. Co oznámení znamená pro teoretiky?
V tuto chvíli nic převratného. Dokud se nepodaří zjistit, jaké jsou přesně jeho vlastnosti, jestli opravdu odpovídá nejjednoduššímu modelu, nebo ne, tak se vlastně nic neděje.

My bychom měli více práce, kdyby se jeho náznaky vůbec objevit nepodařilo. Nebo kdyby se časem zjistilo, že to vlastně není Higgsův boson, ale jiná částice. To by pak bylo jasné, že standardní model by bylo zapotřebí o něco doplnit. Takhle to trochu vypadá, že víme skoro všechno. Samozřejmě přeháním, ale do jisté míry je to tak: největší impulz pro teoretickou fyziku by bylo, kdyby se Higgsův boson nebyl takový, jaký jsme předpověděli.