Foto: Ahto Sooaru .

Eile rääkis kogu maailm sellest, et avastati uus osake – Higgsi boson, mida on otsitud ligi nelikümmend aastat. Eesti Päevalehe lugejatele püüavad avastuse olemust selgitada Tartu ülikooli füüsika instituudi vanemteadur Piret Kuusk ning keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi teadur Mario Kadastik. Viimasena nimetatu kuulub ka töörühma, mis on osaline Euroopa tuumauuringute keskuses CERN.

Kuusk märgib, et Higgsi boson on osake, mis oli ainsana avastamata 1960. aastatel loodud mateeria standardmudelist (mikromaailma mudel, mis püüab seletada kogu reaalsust struktuurita osakeste ehk elementaarosakeste ja nende osakeste vaheliste jõudude kaudu). Kui see üks skeemist puudu olnud osake on tõesti olemas, siis jääb standardmudel püsima ega pea uut mudelit looma.

„Seda mudelit on vaja, sest inimesed tahavad maailmast aru saada nii, et mingid osad puudu ei jääks. Selleks, et tekiks terviklik ülevaade maailmast,” selgitab Kuusk.

Kadastik ütleb, et põhjus, miks see osake 1960. aastatel mudelisse toodi, on selles, et algses teoorias ei nähtud ette, et osakestel on mass, kuid eksperimentide põhjal teati, et mass peab olema. Selle avastamiseks oli vaja uut mehhanismi. Asja selgitamiseks lõi Peter Higgs mudelisse reaalse füüsikalise esindaja.

Kadastik lisab, et ilma Higgsi bosonita osutuks kogu senine standardmudel valeks – praeguseni saadud kooskõlalised uurimistulemused oleks vaid juhus ja arusaam, millest füüsikaline maailm koosneb, oleks vaja fundamentaalselt ümber teha.

Mingeid pallikesi ei ole

Lihtsustatult on seda visualiseeritud, nagu universumis oleks tarretuslik vorm ja sellest läbi lendamisel saavad mõned halvemini ja mõned paremini läbi, räägib Kadastik. Kes lendavad halvemini läbi, on raskemad, ja kes paremini, on kergemad. Footon näiteks ei reageeri üldse, tema lendab valguse kiirusel ja on massitu.

Kui uurida, millisena Higgsi bosonit kujutada, siis pakub Kadastik välja W-bosoni ja Z-bosoni. Reaalselt neid osakesena ei eksisteeri, kuid inimesed suudavad neid mõõta kui resonantsi.

Kui koolifüüsikastki tuntud elektron on osake, siis boson on välja vahendaja. Neid me tavapäraselt ei näe. „Higgsi bosonit näha ei saa, sest me oleme liiga suured, et kvantmaailma oma pead panna,” ütleb Kuusk. „Kvantmaailma kirjeldamise vahend on matemaatika.”

Selle osakese avastamiseks korraldati kahe osakese põrkumise katse ligemale 27 kilomeetri pikkuses LHC-tunnelis Šveitsi ja Prantsusmaa piiril ning sealt saadeti andmed laiali üle maailma analüüsimiseks.

Eestis uurimisega tegelenud keskuse liige Kadastik selgitab, et andmeid on vaja eri keskustes uurida, sest andmemaht ulatub petabaitidesse: „Ükski arvutikeskus ei suudaks kõike läbi töötada.” Reaalselt tuli avastada arvuti abil paljudest jaotustest üks kühmuke, mis erines muudest samasugustest protsessidest ning oli kooskõlas Higgsi bosoni ennustatuga.

Kuusk ütleb, et peale selle, et füüsikud saavad rõõmu ja rahuldust, avastuse tõttu eriti midagi ei juhtu. „See avastus käib selle juurde, et inimesed tahavad maailmast aru saada,” ütleb ta.

Kadastik lisab, et ka elektroni avastades ei osatud sellele praktilist lahendust pakkuda, kuid tänapäeval ei teeks me enam telefonikõnesidki ilma selleta. Sellised avastused jõuavad praktilise lahenduseni tavaliselt mitme aastakümne pärast.

Tulevikus tasub seda osakest uurima hakata ja siis saab edasi minna. Kadastik ütleb, et veel selle aasta lõpukski ei pruugi selge olla, kas tegemist ikka on Higgsi osakesega. Kuusk lisab, et tuleb vaadata, kas neid osakesi on üks või mitu nagu vektoril mitu komponenti. Ja teoorias võivad tulla sisse ootamatud laiendused.

Kadastiku sõnul pole vaja karta, et keegi sellest näiteks mingi relva teeks, sest osakese uurimine võtab aega. „Inimesed ei pea muretsema, et homme maailm kuidagi muutuks,” ütleb ta.



KES JA MIS?

Higgs ja tema nimega boson

Jumala osake

Higgsi osakest on ühe teadusraamatu järgi nimetatud ka Jumala osakeseks (ingl God particle). Tegelikult tahtis kirjanik Leon Lederman raamatu nimeks panna „Jumala poolt neetud osake” (ingl Goddamn particle), kuid kirjastaja ei olnud nurjatu sõnumi tõttu nõus.

Peter Higgs

Peter Higgs on briti füüsikateoreetik ja Edinburghi ülikooli emeriitprofessor. Ta tegeles peamiselt osakeste massi uurimisega. Tema suurimaks saavutuseks peetaksegi teoreetilise Higgsi bosoni väljatöötamist.