ბუნების წარმოსახვის უნარი ბევრად აღემატება ადამიანისას... ის არასდროს მოგვცემს მოდუნების საშუალებას
რიჩარდ ფაინმენი
მეცნიერება კიდევ ერთი ნაბიჯით მიუახლოვდა სამყაროს შექმნის საიდუმლოს გამოცნობას – გავრცელდა ინფორმაცია ჰიგსის ნაწილაკის, იგივე ბოზონის აღმოჩენის შესახებ.
ეს მოვლენა ამყარებს ერთ-ერთ თეორიას, რომელსაც სტანდარტულ მოდელს უწოდებენ. ამ თეორიის მიხედვით, სამყაროს დაბადების ისტორია დაახლოებით ასე გამოიყურება – იყო და არა იყო რა... ჩვენი სამყარო დაიბადა 13.7 მილიარდი წლის წინ კოლოსალური ენერგიით დამუხტული, ძალიან მხურვალე პატარა წერტილის აფეთქების შედეგად. აფეთქებიდან ერთ მეტრილიონედ წამში არსებულ სივრცეში მიმოიფანტა ელემენტარული ნაწილაკები და რადიაციული ენერგია, რომელიც ეგრეთ წოდებულ ჰიგსის ველად გარდაიქმნა. აფეთქების შედეგად სამყარომ გაციება და გაფართოება დაიწყო.
პირველყოფილ ნაწილაკებს მასა არ ჰქონდათ და, ამ თეორიის მიხედვით, ჰიგსის ველთან ურთიერთქმედებით შეიძინეს. ამით ისინი გადაიქცნენ კომპლექსურ ნაწილაკებად, რამაც საბოლოოდ მატერია წარმოშვა.
სტანდარტული მოდელის მიხედვით, ჰიგსის ველია ყველაფერი, რაც სამყაროს ავსებს და კოსმიურ სხეულებს გარს აკრავს. ნაწილაკები კი ჰიგსის ველთან ურთიერთქმედებენ.
ამ ფენომენის ადვილად აღსაქმელად შეგვიძლია კოსმოსი დიდ აკვარიუმად წარმოვიდგინოთ. მისი ბინადრებისთვის წყალი ბუნებრივი გარემოა. ასევეა კოსმოსში ჰიგსის ველი.
ქართველი თეორიული ფიზიკოსი, გიორგი ლავრელაშვილი ჰიგსის ნაწილაკის მნიშვნელობას შემდეგნაირად ხსნის: “წარმოიდგინეთ, სტანდარტული მოდელი ამოტრიალებული პირამიდასავით იდგა ჰიგსის ნაწილაკზე – მისი არარსებობა 
აინისა რამირესი იელის უნივერსიტეტიდან ჰიგსის ნაწილაკის აღმოჩენის მნიშვნელობის ხაზგასასმელად შემდეგ მაგალითებს იყენებს:
•კოპერნიკის რევოლუცია, რომელმაც დედამიწის ნაცვლად სამყაროს ცენტრად მზე გამოაცხადა. თავის დროზე ამ აღმოჩენის პირდაპირი ეფექტის დანახვა თითქმის შეუძლებელი იყო, პირიქით, საშიშიც კი, რადგან მანამდე არსებულ ყველა წარმოდგენას უარყოფდა.
• ელექტრონის აღმოჩენა. 1897 წელს ვერავის წარმოედგინა, რომ ელექტრონის, როგორც ნაწილაკის იდენტიფიცირება, მნიშვნელოვან როლს ითამაშებდა მომავალ ტექნოლოგიურ პროგრესში. წარმოიდგინეთ, ცხოვრება ტელევიზორის, სმარტფონებისა და კომპიუტერის გარეშე.
ჰიგსის ბოზონის ბუნების ასახსნელად მაგალითად ჰოლივუდის ჯეტ სეტის წვეულება მოჰყავთ, სადაც სტუმრებს შორის არიან კინოსამყაროს წარმომადგენლები, აგენტები, იქვეა მომსახურე პერსონალი.
წარმოიდგინეთ, ასეთ წვეულებაზე შემოდის დამწყები მსახიობი, რომელსაც არავინ იცნობს, შესაბამისად, ის არავის ყურადღებას არ იპყრობს და ბარამდე ყოველგვარი სირთულის გარეშე აღწევს. ახლა წარმოიდგინეთ, ოთახში შემოდის ჯონი დეპი, მის გარშემო უცბად შეგროვდებიან წვეულების სტუმრები, რომლებიც ცდილობენ ხელი ჩამოართვან, გამოეცნაურონ და დაელაპარაკონ ცნობილ მსახიობს.
ეს ყველაფერი სუბატომური ნაწილაკების დონეზე რომ დავიყვანოთ, ჯონი დეპი იქნება შედარებით მძიმე ნაწილაკი, ვიდრე დამწყები მსახიობი, რომელსაც არანაირი წონა არ აქვს. წვეულება შეიძლება იყოს ჰიგსის ველის ანალოგია, სადაც ყველანაირი ნაწილაკი არის თავმოყრილი, ჯონი დეპს გადაადგილებაში ხელს შეუშლიან აგენტები, რომელიც მას გარს შემოეხვევიან. ფიზიკაში, გადაადგილებაში ნაწილაკებს ხელს უშლის მასა, რომელსაც ჰიგსის ნაწილაკი ანიჭებს. ანუ აგენტები ამ შემთხვევაში არიან ჰიგსის ნაწილაკები, რომლებიც ჰიგსის ველში არიან გაფანტულნი და სხვადასხვა ნაწილაკებს სხვადასხვა წონას ანიჭებენ. სხვადასხვა გარემოებებიდან გამომდინარე, ისინი წყვეტენ, რომელ მსახიობს მიაქციონ მეტი ყურადღება. ჰოლივუდის წვეულების შემთხვევაში ჩვენ ვიცით რა კრიტერიუმით ფასდებიან ყურადღების ღირსი მსახიობები, ხოლო პასუხი იმაზე, თუ რა განაპირობებს ნაწილაკების ერთმანეთით დაინტერესებას – უცნობია.
უნარიდან, მასა შესძინოს ელემენტარულ ნაწილაკებს, გამომდინარეობს ჰიგსის ბოზონის პოპულარული მეტსახელი „ღმერთის ნაწილაკი”. ის ლეონ ლედერმანის ამავე სახელწოდების წიგნის გამოცემის შემდეგ დამკვიდრდა 1990-იან წლებში. თავდაპირველად წიგნს „ღმერთისგან დაწყევლილი ნაწილაკი” – The Goddamn Particle ერქვა, რადგან მისი პოვნა ასეთი რთული აღმოჩნდა. თუმცა ლედერმანს გამომცემელმა ურჩია წიგნისთვის „ღმერთის ნაწილაკი” ეწოდებინა, მისი თვისებებიდან გამომდინარე. მეტსახელი სამეცნიერო წრეებში აითვალწუნეს.
სამყაროს მისტერიების ამოხსნისას მხოლოდ თეორეტიკოსები ვერაფერს გახდებოდნენ, ექსპერიმენტატორების გარეშე.
მიუხედავად იმისა, თუ რამდენად ელეგანტურია თეორია, ის მხოლოდ მას შემდეგ მკვიდრდება, რაც ექსპერიმენტის შედეგად შესაძლებელი გახდება იმ პარამეტრების დანახვა, რომელსაც თეორიული მოდელი წინასწარმეტყველებს. ამ მიზანს ემსახურება შვეიცარიაში, ბირთვული კვლევების ცენტრში (ცერნი) განთავსებული დიდი ადრონული კოლაიდერი.
ერლანგენის უნივერსიტეტის პროფესორი, რეზო შანიძე გრანდიოზული ამაჩქარებლის, იგივე კოლაიდერის, საჭიროებას შემდეგნაირად ხსნის: იმ ნაწილაკების წარმოქმნა, რომელიც სამყაროს საშენ მასალას წარმოადგენს, დამზერადი მხოლოდ მაღალი ენერგიის პირობებშია.
კოლაიდერში მაქსიმალური სიზუსტით არის დაცული ის პირობები, რაც მეცნიერების ვარაუდით, დიდი აფეთქებიდან ერთ მეტრილიონედ წამში დადგა ღია კოსმოსში. ამაჩქარებელი მთელ სამყაროში ყველაზე ცივი ადგილია. ტემპერატურა ნაწილაკების შეჯახებისას მის გვირაბში -271°C-მდე ეცემა. ის ისევეა სავსე სიცარიელით, როგორც კოსმოსი იყო დიდ აფეთქებამდე. წამში 40 მილიარდი შეჯახება ხდება. ამდენად, ადვილი წარმოსადგენია იმ მონაცემთა სიმრავლე, რომლის დამუშავებაც ცერნში მომუშავე ფიზიკოსებს უხდებათ. ნაწილაკების აღმოჩენა ხდება ამ მონაცემთა შორის განსხვავებებზე დაკვირვებით – მათი დიდი ნაწილის ქცევა უკვე დოკუმენტირებულია და თუ აფეთქებისას რომელიმე ნაწილაკი უჩვეულოდ იქცევა, სავარაუდოა, რომ შეჯახებისას ჯერ კიდევ უცნობი ნაწილაკი წარმოიქმნა. სწორედ ასე იპოვეს, დიდი ალბათობით, ჰიგსის ბოზონი.
მეცნიერები ექსპერიმენტის დამაჯერებლობის სიმძლავრეებს ზომავენ სტატისტიკურ შკალაზე 1 სიგმადან 5 სიგმამდე. 1 სიგმა ყველაზე სუსტია, 5 სიგმა – ყველაზე ძლიერი. მაგალითად, 3 სიგმა დამზერად ითვლება, 5 სიგმა კი უკვე აღმოჩენაა. საინტერესოა, რომ ორმა სხვადასხვა, შეიძლება ითქვას, კონკურენტმა ჯგუფმა ერთდროულად განაცხადა სავარაუდო აღმოჩენის შესახებ – ATLAS-მა და CMS-მა 4.9 და 5 სიგმას დამაჯერებლობის კოეფიციენტი მიანიჭეს მათ დაკვირვებებს. ეს კი იმაზე მეტყველებს, რომ მეცნიერების აზრით, ჰიგსის ნაწილაკი აღმოჩენილია, რაც სტანდარტული მოდელის სისწორეს ადასტურებს.
გამორიცხული არ არის, რომ ახლადაღმოჩენილმა ნაწილაკმა მომავალში ჰიგსის ბოზონისთვის შეუსაბამო თვისებები გამოავლინოს. ამის შესასწავლად, ცერნის ფიზიკოსები შემდეგი სამი წლის განმავლობაში დამატებით ექსპერიმენტებს და ანალიზებს ჩაატარებენ. 2012 წლის ბოლომდე კიდევ მილიარდობით შეჯახების სტატისტიკური ბაზა იქნება ხელმისაწვდომი და რადგან მეცნიერებმა ახლა უკვე ზუსტად იციან სად ეძებონ ჰიგსის ბოზონი, მისი მახასიათებლების შესწავლა ბევრად გაადვილდება.
2013 წელს კოლაიდერი დაიხურება სარემონტო სამუშაოებისათვის, 2014-2015 წელს კი სრული დატვირთვით იმუშავებს, შესაძლოა უფრო მაღალი ენერგიის წყაროთი.
ჰიგსის ბოზონი – ღმერთის ნაწილაკი, პიტერ ჰიგსი – ღმერთი
ედინბურგის უნივერსიტეტის თეორიული ფიზიკის პროფესორი, პიტერ ჰიგსი მოკრძალებულ ბინაში ცხოვრობს და მიიჩნევს, რომ ნაწილაკისთვის მხოლოდ მისი სახელის დარქმევა არასწორია, რადგან მასთან ერთად, ხუთმა სხვა ფიზიკოსმა გამოაქვეყნა შრომა სტანდარტულ მოდელში ნაკლული ნაწილაკის შესახებ.
საეჭვოა, რომ ჰიგსს თავისი შრომა დიდი აფეთქების თეორიისთვის დაეკავშირებინა. 1964 წელს, მაშინ როცა მისი მოსაზრებები გამოქვეყნდა, დიდი აფეთქების თეორია არც ისე პოპულარული იყო, – ხსნის პროფესორი შანიძე.
And the Nobel goes to…
ცნობილი მეცნიერი სტივენ ჰოუკინგი მიიჩნევს, რომ პიტერ ჰიგსმა აუცილებლად უნდა მიიღოს ნობელის პრემია ნაწილაკის არსებობის წინასწარმეტყველებისათვის, მიუხედავად იმისა, რომ თავად 100 დოლარი წააგო მიჩიგანის უნივერსიტეტის პროფესორთან, გორდონ კეინთან – ჰოუკინგი ირწმუნებოდა, რომ ჰიგსის ნაწილაკს ვერ იპოვიდნენ.
ამ სასიხარულო აღმოჩენამ თავის ტკივილი გაუჩინა ნობელის პრემიის კომიტეტს. ტრადიციულად, ნობელის პრიზი გადაეცემა მაქსიმუმ სამ ადამიანს, ჰიგსის ბოზონის განვითარებაში განსაკუთრებული წვლილი კი, სულ მცირე, ექვსმა ადამიანმა შეიტანა. პიტერ ჰიგსის გარდა, ესენი იყვნენ რობერტ ბროუ და ფრანსუა ანგლერი ბრიუსელის თავისუფალი უნივერსიტეტიდან (მათი შრომა ჰიგსის შრომაზე ადრეც კი გამოქვეყნდა, 1964-ის აგვისტოში), ხოლო მესამე ჯგუფი შედგებოდა ორი ამერიკელი და ერთი ბრიტანელი ფიზიკოსისგან – დიკ ჰაგენი, ჯერი გურალნიკი და ტომ ქიბლი.
თეორიის ავტორებიდან ერთი გარდაცვლილია, დარჩენილია ხუთი ადამიანი, რომელთაგანაც სამი ყველაზე დამსახურებული უნდა გამოვლინდეს, თუმცა ფიზიკის მოყვარულთა ფორუმებზე ჭორებიც კი დადის, რომ შესაძლოა კომიტეტმა ამ წელს გამონაკლისი დაუშვას.
ღმერთის ფაქტორი
საქმე ისაა, რომ მეცნიერება ცდილობს ახსნას როგორ გაჩნდა სამყარო, ხოლო რელიგია პასუხობს კითხვას – რატომ?
ამას გარდა, მეცნიერულ თეორიებში, ყველაზე რთულად წარმოსადგენი სწორედ არაფრისგან რაღაცის წარმოშობაა. აქ შემოდის რწმენის როლი სამყაროს აღქმაში. შესაძლებელია ადამიანს გააჩნდეს რწმენა, მაგრამ ამასთანავე არ უარყოფდეს მეცნიერულ ფაქტებს და მასში შემეცნების ეს ორი ფორმა ჰარმონიულად თანაარსებობდეს.
ისიც უნდა ითქვას, რომ სტანდარტული მოდელი, ყველა სხვა თეორიასთან ერთად, არსებული სამყაროს მხოლოდ 4%-ის ახსნას ცდილობს და ჯერ კიდევ შორსაა ამოხსნისგან, დანარჩენი 96%-ის არსი უცნობია, გარდა იმ ფაქტისა, რომ 23% შავი მატერიაა, 73% კი – შავი ენერგია. იმის შესახებ, თუ რა თვისებები აქვს ან ერთს ან მეორეს, ფიზიკოსებს ამ ეტაპზე მხოლოდ ბუნდოვანი წარმოდგენა აქვთ – შესაბამისად, წინ ბევრი ახალი აღმოჩენა გველის.
