Objavili v CERNe Higgsov bozón alebo neobjavili?

Autor: Eduard Kladiva | 4.7.2012 o 19:20 | Karma článku: 13,92 | Prečítané:  4484x

Dnes, 4 júla 2012, začala v austrálskom Melbourne jedna z najvýznačnejších vedeckých konferencií v odboru subjadrová fyzika - ICHEP 2012 - Medzinárodná konferencia po fyzike vysokých energií. Dnes, 4. júla 2012 zorganizoval CERN v Ženeve seminár, na ktorom boli prezentované najnovšie výsledky v hľadaní Higgsovho bozónu.  Dnes, 4. júla 2012 (a niektoré už včera), priniesli média správu, že v CERN objavili Higgsov bozón. Vedci v CERN ale tvrdia, že neobjavili Higgsov bozón, ale novú časticu. Kto má pravdu?

„Tak nám objavili Higgsovho bozóna", napísali noviny. 
„Ktorého?", opýtal sa teoretik, „ja ich poznám osem".

Mnohé média vyhlasujú, že v CERN konečne našli Higgsov bozón alebo Božskú časticu, z CERN zasa oznamujú, že nenašli.

„Našli, moji rádcové, alebo nenašli?", pýta sa nerozhodný a úprimný čitateľ.

Povedzme si teda niečo o súčasnej situácii v hľadaní Higgsovho bozónu.

 

fabiola.jpg

Fabiola predstavuje najnovšie výsledky experimentu ATLAS v hľadaní Higgsovho bozónu.

Dnes, 4 júla, začala v austrálskom Melbourne jedna z najvýznačnejších vedeckých konferencií v odboru subjadrová fyzika - ICHEP 2012 - Medzinárodná konferencia po fyzike vysokých energií. Už v zime sa vedúci predstavitelia experimentov na urýchľovači LHC a vedenie CERN dohodli, že zverejňovanie nových výsledkov sústredia iba na niekoľko vybraných konferencií. ICHEP medzi nimi nemohla chýbať. Málokto očakával, že urýchľovaču a experimentálnym tímom sa bude tak dariť, že už v polovici roka budú mať v ruke výsledky, ktoré očakávali až v druhej polovici roka. Vznikol menší diplomatický problém - prenechať slávu prvého veľkého objavu na urýchľovači LHC protinožcom (nič proti Austrálčanom, väčšina sú iste dosť milí ľudia), ak najviac prostriedkov a úsilia do výskumu vložila Európa?

Riešenie sa našlo vďaka 30 rokov starému vynálezu z CERN - webu. Spomeňte si, že „služba WWW" vznikla pôvodne pre výmenu poznatkov medzi vedcami na urýchľovači LEP v CERN. Zorganizovať dnes priame videospojenie Ženevy a Melbourne je jednoduché a tak kruciálne prednášky boli prednesené na pôde CERN a vysielané nielen účastníkom konferencie ICHEP, ale všetkým záujemcom do celého sveta. Hlavné prednášky z pohľadu vedcov, ktoré sa venujú jednotlivým postupom a čiastkovým výsledkom a obsahujú množstvo vedeckých a technických podrobností, ale odznejú až v nasledujúcich dňoch na konferencii ICHEP. Pre vedu samotnú budú rozhodujúce až písomné publikácie zaslané do vedeckých časopisov a po preverení na vedeckú korektnosť schválené k publikovaniu.

Tak sme sa práve 4. júla 2012 stali svedkami seminára CERN k najnovším výsledkom v hľadaní Higgsovho bozónu, na ktorom odzneli prednášky vedúcich predstaviteľov experimentov ATLAS a CMS.  Experimentov, ktoré sa na urýchľovači LHC špecializujú na štúdium zrážok protónov, kam patrí aj fyzikálna úloha experimentálne overenie existencie Higgsovho bozónu. Najskôr vystúpil hovorca tímu CMS, Joe Incandela, po ňom šarmantná hovorkyňa experimentu ATLAS Fabiolla Gianotti. Obaja prezentovali výsledky z najnovších údajov získaných v predchádzajúcich rokoch aj počas prvého polroka 2012, teda doslova len niekoľko dní starých. Zo správ od kolegov môžem prezradiť, že tempo spracovania a analýzy týchto údajov tesne pred seminárom bolo drastické a obrázok v samom závere prezentácie Fabiolly to aj naznačuje.

Nebudem sa venovať podrobnejšie samotným výsledkom, ale váženého čitateľa odkážem na článok českého fyzika Vladimíra Wagnera: http://www.osel.cz/index.php?clanek=6336

 

prednaska_atlas.jpg

Hlavná prednášková sála CERN počas prezentácie výsledkov experimentu ATLAS 4. 7. 2012

Pokúsim sa zamyslieť nad nesúladom medzi tvrdeniami fyzikov z CERN a novinárov, humorne predstavenými v úvode článku. Pokúsim sa vysvetliť, prečo nemôžu dnes fyzici povedať, že ozaj objavili Higgsov bozón.

Nič nie je staršie, ako včerajšie noviny, povedal dávno šéfredaktor nemenovaných ale známych amerických novín a tak sa novinári netrápia presnosťou v svojich vyjadreniach, lebo vedia, že k svojich minulým článkom sa len zriedka kedy vrátia. Objem novín je konštantný a ak sa doňho majú zmestiť informácie o veľa rôznych udalostiach, musia byť tieto udalosti podané v skratke, bez siahodlhých vysvetľovaní. Novinár má na pamäti, že píše pre čo najširšiu skupinu čitateľov, nemôže si dovoliť, aby väčšina kupujúcich noviny odložila s tým, že „tomu nerozumejú". Preto je nútený hľadať a vkladať do článku jednoduché slová, opisné výrazy, nenáročné súvislosti. Stáva sa, že to niekedy jednoducho „preženie". Zvlášť vtedy, keď je téma náročná a vysoko odborná. Ako napríklad všetky slovenské média, ktoré informujú o objave Higgsovho bozónu.

Vedec ale takto postupovať nemôže, lebo často v svojom výskume vychádza zo svojich starších správ a nezriedka sa na ne odkazuje. Svoje závery teda musí formulovať uvážene, opatrne a prísne korektne. Žiadne emócie nemajú miesto, len strohé fakty a to fakty dôsledne a precízne overené. Pochopiteľne aj vedec ako človek má vlastný subjektívny názor a postoj, ktorý sa môže premietnuť do výberu metódy, spôsobu prezentácie a toho, čo všetko považuje za dostatočne dôveryhodne preukázané, osobitne, pokiaľ používa k svojej práci cudzie výsledky.

Preto si novinár môže dovoliť napísať „Detektor ATLAS objavil Higgsov bozón s hmotnosťou 126,5 GeV". Vedec musí formulovať svoje výsledky precíznejšie: „Pozorujeme v našich dátach jasné príznaky novej častice na úrovni 5 sigma v oblasti hmotnosti okolo 126 GeV a potrebujeme ešte trochu času na doladenie tohto nášho výsledku. Tiež potrebujeme viac údajov a hlbšie ich preskúmať, aby sme stanovili vlastnosti novej častice." (Fabiola Gianotti, kolaborácia ATLAS).

Možno nie je jednoduché pochopiť zásadný rozdiel v oboch vyjadreniach z vedeckého hľadiska. Prostý laik, ostentatívne pohŕdajúci všetkým, čo sám neschválil (mám na mysli napríklad typického diskutéra na stránkach SME) si spraví obrázok okamžite - „vedci chcú proste viac peňazí na svoju zábavu". V istom zmysle má pravdu, ale ... 
pokúsim sa ilustrovať na nasledujúcom príklade, že celkovo ju vlastne nemá.

atlas_4mu.jpg

Dňa 10. júna 2012 o 13:24:31 CEST zaregistroval detektor ATLAS počas merania číslo 204769 reakciu, v ktorej sa mohol objaviť Higgsov bozón. Ten sa mal rozpadnúť na 4 mióny zobrazené na obrázku červene. Vložený obrázok vľavo hore ukazuje, že 4 mióny vyleteli z jedného centra, pochádzajú teda z rovnakej reakcie.

Situácia pri hľadaní Higgsovej častice je podobná, ako keď čakáte na rušnej križovatke na svojho príbuzného, na ktorého sa veľmi tešíte a ktorého zatiaľ poznáte len teoreticky, z intenzívneho dopisovania si. Viete, že má prísť dnes, ale neviete, kedy presne a z ktorého smeru. Poznáte niektoré jeho črty, či je muž alebo žena, tučný alebo vysoký, možno si predstavujete farbu jeho vlasov, charakteristickú chôdzu, máte chabé poznatky o tom, aké obľubuje oblečenie, v mobile možno máte jeho staršiu neostrú fotografiu tváre. Vytvorili ste si vopred svoju predstavu, ako vyzerá váš príbuzný, ale presný detailný popis nemáte.

Podobne sme na tom s časticou označovanou bozón Higgsa. Teória nazvaná Štandartný model, ktorá opisuje perfektne väčšinu známych častíc, ich vlastností a vzájomných vzťahov (interakcií), poskytuje fyzikom niektoré predpovede, aké vlastnosti by Higgsov bozón mal mať. Informácie sú zo samej podstaty Štandartného modelu nie detailné a nie presné, závisia od parametrov, ktoré nevieme vopred stanoviť, niečo si treba viac predstaviť, niečo skôr domyslieť.

Príbuzný sa má pripojiť k rodinnej oslave, bez neho nemôže oslava začať. Ostatní hostia začínajú byť hladní a vy usilovne obzeráte horizont v jednom, druhom, vo všetkých smeroch a spozorniete pri každej zmene deliacej čiary medzi tmavšou krajinou a svetlým nebom. A mení sa ona veľmi často, lebo okolo panuje čulý ruch. Množstvo ľudí, zvierat a vecí sa premiestňuje okolo vás, vynára sa spoza horizontu a mizne za ním.

Keď konečne zaregistrujete niečo drobné tmavé, ako sa hýbe vo veľkej vzdialenosti podobne, ako si predstavujete svojho príbuzného, srdce vám poskočí, ale nie ste si istí, či ten bod, ktorý vidíte, je človek, zviera alebo len optický prelud. Potrebujete zozbierať viac údajov, zoženienete si silnejší ďalekohľad a pozorne sledujete pohybujúci sa bod. Ide správnym smerom, podobá sa na ľudskú postavu? Nakoniec sa vaše pozorovania natoľko zlepšia, že ste prakticky presvedčení, že bod na obzore je človek približujúci sa smerom k vám. Srdce vraví, že je to váš príbuzný, ale rozum radí byť obozretným a čakať s otváraním šampanského.

20120704_4-plot.jpg

Pravdepodobnosť, že niektorá iná reakcia, ako ta, ktorá obsahuje novú časticu, by mohla vytvoriť podobný prebytok prípadov, bola testovaná pre všetky možné hmotnosti Higgsovho bozónu. Pre väčšinu hmotností je tato pravdepodobnosť (vyznačená plnou čiarou) niekoľko percent, len pre oblasť hmotnosti okolo 126,5 GeV klesá na 3x10-7, t.j. šanca na chybu je 1 ku trom miliónom.

A tak pozorujete ďalej, odhadujete, či postava má správne proporcie výšky a šírky, chôdza odpovedá vašej predstave, zisťujete pohlavie podľa viditeľných príznakov, skúmate, či má na sebe oblečenie, aké spomínal v listoch. Neustále pritom svoje zistenia porovnávate s ostatnými postavami, ktorý prešli okolo vás či ktorých ste už skôr vylúčili, lebo ich dobre poznáte. Ako sa vám o skúmanom postupne potvrdzuje viac a viac vedomostí získaných z predpovedí alebo vlastností, ktoré odpovedajú vašej predstave o príbuznom, ste viac a viac presvedčení, že ozaj prichádza dlho očakávaná návšteva.

Ale súčasne uvidíte niekoľko vecí, ktoré nesúhlasia s vašou predstavou a ste mierne na pochybách. Nie je až taký štíhly, ako si predstavujete, chôdzu má nepríjemne klátivú, ruky nohy dajaké málo foremné. Už by ste s radosťou zakričali ostatným „je tu!", ale ďalej napínate zrak a snažíte sa rozoznať tvár natoľko, aby ste ho vedeli porovnať s obrázkom v mobile.

Keď už vidíte dosť detailov približujúceho sa človeka, viete s vysokou určitosťou povedať, že je ozaj váš príbuzný. Ale stalo sa vám, že okolo vás prešiel nevšímavo človek tak nápadne podobný vášmu priateľovi? Ako ste ostali prekvapení a vraveli si „ta podoba, ta podoba"?

aplauz.jpg

Preplnená prednášková sála CERN vstala a tlieskala Otcom aj objaviteľom Higgsovho bozónu

Fyzici na urýchľovači LHC pozorne vyzerajú dlho očakávanú a vopred ohlásenú návštevu. Dokonca nie jeden, ale dva tímy sa pretekajú, kto skôr rozozná, že ozaj prichádza a je to ta správna návšteva. Oba sa pozerajú rovnako silným ďalekohľadom, ale každý má svoj subjektívny názor na to, ktorá vlastnosť je pre identifikáciu dôležitejšia a ktorá nepodstatná. Súperia, ale si aj vzájomne vymieňajú poznámky - je to on, nie je to on, je dosť vysoký, nemá kufor, má plešinu alebo nageľované vlasy? Tretí tím (Tevatron) má síce slabší ďalekohľad, ale tiež by rád prispel do spoločného úsilia o identifikáciu očakávaného hosťa.

Po zahájaní činnosti urýchľovača v roku 2009 začali fyzici na LHC usilovne pozorovať obzor, aby našli viac očakávaných, ale aj neočakávaných zaujímavých hostí. Najskôr videli iba množstvo dávno známych tvári, potom sa niečo nezaraditeľné mihlo, až nakoniec drobná bodka v diaľke sa začala správať spôsobom, z ktorého fyzici nadobudli presvedčenie, že niečo reálne podobné očakávanej návšteve vidia. Začali si pozornejšie všímať tie detaily, ktoré už skôr predpovedali.

Zatiaľ čo v decembri minulého roka boli fyzici na LHC v situácii, kedy nám vedeli povedať, áno, niečo reálne sa k nám ozaj blíži, teraz, po polroku nových pozorovaní si dostatočne overili, že to, čo vidia na obzore, je človek. Teda v ich jazyku - častica. Je to málo pre nedočkavých hladných novinárov, ktorí by najradšej hneď zasadli k plným pohárom, ale organizátori si nemôžu dovoliť omyl. Veď aký trapas, keby dali pokyn k ohňostroju a vítaniu spevom a tancom celkom cudzieho človeka, ktorý iba išiel okolo?

Fyzici v CERN dnes ozaj ohlásili objav novej častice. Nevedia ale povedať, či je tým dlho očakávaným Higgsovým bozónom. Preto potrebujú získať ďalšie údaje, aby mohli s veľkou pravdepodobnosťou určiť, že ten prichádzajúci, o ktorom už vedia, že je človek, sa ozaj veľmi podobá očakávanému príbuznému. Ani potom ale nebudú mať 100% istotu. Musia s prichádzajúcim vstúpiť do interakcie, pozhovárať sa s ním, z jeho reakcií na otázky zistiť, že ozaj je tým, za koho je považovaný. Majú pred sebou ešte veľa roboty.

Akým obrázkom Fabiola zakončila svoju prezentáciu o stave hľadania Higgsovho bozónu?

 

 

fabiola_zaver.jpg

Páčil sa Vám tento článok? Pridajte si blogera medzi obľúbených a my Vám pošleme email keď napíše ďalší článok
Pridaj k obľúbeným

Hlavné správy

SVET

Útok pri istanbulskom štadióne neprežilo 38 ľudí

K útoku sa nikto neprihlásil, stopy majú ukazovať na Kurdskú robotnícku stranu.

PLUS

Na trhu platí: Zmanipuluj, čo môžeš a urvi, čo sa dá

Marketing je vojna vedená mierovými prostriedkami.

KULTÚRA

Vybrali sa na nebezpečnú púť za úžasným jedlom

Niekoľko rokov vchádzali do arabských kuchýň, kde sa dozviete aj to, čo nechcete.


Už ste čítali?