Tältä protoni-protoni-törmäys näyttää Cernin CMS-kokeessa.
Tältä protoni-protoni-törmäys näyttää Cernin CMS-kokeessa.

Kyseessä voi olla Higgsin hiukkanen. Tai yksi niistä.

Euroopan hiukkastutkimuskeskus Cern paljasti tänään löytäneensä uuden alkeishiukkasen, bosonin, joka muistuttaa suuresti Higgsin hiukkasta.

Teorioiden ennustamaa Higgsin hiukkasta on etsitty vuosikymmeniä. Se on hiukkasfysiikan standardimallin puuttuva palanen.

Tutkijat eivät kuitenkaan vielä voi vannoa, että kyseessä on juuri standardimallin ennustama Higgsin bosoni. Tarvitaan lisää dataa, jotta hiukkasen ominaisuuksista saadaan lisää tietoa. Löytö on joka tapauksessa historiallinen.

Cernin johtaja Rolf Heuer lausui tiedotustilaisuudessa: Luulen, että saimme sen.

Cernissä hiukkasta etsitään kahdella massiivisella kokeella, CMS:llä ja Atlaksella, joissa työskentelee yhteensä noin 5 000 ihmistä. Kummassakin kokeessa uuden hiukkasen massaksi saatiin noin 125 gigaelektronivolttia. Kyseessä on painavin koskaan löydetty bosoni.

Molempien kokeiden varmuus on viisi sigmaa, jota alalla pidetään rajana uusille löydöille. Viisi sigmaa tarkoittaa, että tapahtuma on 99,99995 prosentin varmuudella aito eikä sattuman aiheuttama.

Tutkijat korostivat, että tulokset ovat silti alustavia ja ne tarkentuvat tulevina viikkoina tai kuukausina, kun dataa analysoidaan lisää. Vasta vuosien päästä saadaan selville, mikä ja millainen hiukkanen kaiken kaikkiaan on ja mitä se merkitsee.

Cern kertoi alustavista havainnoista viime joulukuussa. Silloin ei voitu sanoa lainkaan varmasti, onko havainnoissa kyse uudesta hiukkasesta.

Huhti-kesäkuun aikana Cern on saanut kerättyä yhtä paljon mittaustuloksia kuin koko viime vuonna yhteensä. Myös datan analyysitekniikoita on entisestään tehostettu.

Fysiikan standardimalli kuvaa aineen koostumusta ja luonnon kolmen perusvoiman – heikon, vahvan ja sähkö­magneetisen voiman – vuorovaikutus­suhteita, määrittelee Higgsin hiukkasen alkeishiukkaseksi, jonka välityksellä muut mallin alkeishiukkaset saavat massan.

Myös muut teoriat ennustavat samantyyppisen hiukkasen. Vaikka hiukkasesta olisi täysin varma havainto, vaihtoehtoja on silti ainakin kolme:

1 Kyseessä voi olla standardimallin tarkoittama alkeishiukkanen, joka selittää osan aineen massasta. Tällöin muita vastaavan kaltaisia hiukkasia ei ole.

2 Kyseessä voi olla standardimallin laajennoksen, supersymmetriateorian, odottama hiukkanen, yksi viidestä Higgsin hiukkasesta. Silloin pitäisi löytyä myös muita supersymmetrian ennustamia hiukkasia, tunnettujen hiukkasten superpartnereita.

3 Kyseessä voi olla ensimmäinen kokeellinen todiste säieteorioiden paikkansapitävyydestä. Osa näistä laajennoksista ennustaa, että massanluojahiukkanen löytyy juuri sieltä, mistä sitä nyt etsitään.

Lue lisää Higgsin hiukkasesta Tiede-lehdestä 6/2012.

Lue myös suomalaisten fyysikoiden blogia Higgsin metsästäjät.