Higgsův boson - a co dál?

Představte si, že jste archeolog a po dlouhém pátrání konečně pronikáte do hrobky, která má skrývat klíčová tajemství dávné říše. Ve tmě narazíte na obrysy jakéhosi předmětu, a i když se coby střízlivý vědec odmítáte nechat předčasně strhnout nadšením, zatají se vám dech. Čím více předmět ohmatáváte, tím méně pochybujete, že jste našel sarkofág, o jehož objevení sníte již čtyři dekády. Co se však skrývá uvnitř? A jaké další předměty spatříte, až vaši pomocníci přinesou světlo? Možná nakonec zjistíte jen to, co historie již beztak dávno tuší, ale možná se vám podaří úplně proměnit pohled na velkou část dějin. Zhruba v této situaci se po pravděpodobném objevu Higgsova bosonu nachází fyzika popisující mikrosvět a do jisté míry i kosmologie, věda o složení a vývoji celého vesmíru.

Začátkem července vědci z Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) oznámili, že nalezli novou částici, která je pravděpodobně dlouho hledaným Higgsovým bosonem – důležitým objektem mikrosvěta, o jehož možné existenci se v roce 1964 v odborném článku poprvé zmínil dosud žijící britský fyzik Peter Higgs. Jisté to však zatím není, totožnost nalezené částice musí prozkoumat další měření na obřím urychlovači LHC a konečný verdikt se zřejmě dozvíme až v roce 2014 či ještě později.

Pokud se objev, který média přirovnala k přistání na Měsíci, potvrdí, bude to velký triumf lidského intelektu. Experimenty sice už několikrát dokázaly existenci předem vypočtené částice, ještě nikdy ale pátrání nebylo tak náročné a netrvalo tak dlouho. Především by však objev Higgsova bosonu završil budování „standardního modelu elementárních částic“, naší hlavní a jediné teorie toho, jak funguje mikrosvět. Higgsův boson, přezdívaný též „božská částice“, má ve standardním modelu hrát důležitou roli – jeho působení rozhoduje o tom, zda částice popisované touto teorií mají hmotnost, zda „něco váží“, nebo neváží nic a mohou se pohybovat rychlostí světla.

Elegantní tečka

Sarkofág se tedy zdá být tam, kde jsme jej hledali. Co je ale uvnitř a co skrývá zbytek hrobky? Jestliže se potvrdí, že signál v datech z urychlovače skutečně vyvolává Higgsův boson, bude hlavní otázka znít, zda „Higgs“ existuje přesně v té formě, v jaké jej model předpovídá, nebo jestli jde o nějakou exotičtější formu této částice, která může ukázat další cestu k hlubšímu poznání přírody. Docela bychom takové vodítko potřebovali: běžná hmota popisovaná standardním modelem, tedy vše, co kolem sebe vidíme – od galaxií až po částice v jádru atomu –, tvoří jen čtyři procenta vesmíru. Další zhruba čtvrtinu kosmu pak skrývá takzvaná temná hmota, jejíž podstatu neznáme, a zbytek má na svědomí ještě záhadnější temná energie. Samo odhalení existence temné hmoty a temné energie je sice velkým úspěchem moderní vědy, na druhou stranu jsme si díky němu uvědomili, že známe jen čtyři procenta všeho, co v nejširším světě kolem existuje, a to není zrovna uspokojivé.

Pokud se ukáže, že Higgsův boson žádná překvapení neskrývá, desetiletí budovaný standardní model se uzavře elegantní tečkou, víc se však nedozvíme. Ani pak ale není vše ztraceno. Urychlovač LHC bude sbírat data do konce roku, načež projde více než roční odstávkou. Poté se v něm začnou mikroskopické částice hmoty – protony – srážet s dvakrát větší energií než dnes, což by mělo přinést další zásadní objevy. Urychlovač může především naznačit, z čeho se skládá temná hmota, nebo najít důkazy o existenci jiných dimenzí časoprostoru.