Sean Carroll
Maailmanlopun hiukkanen – Miten Higgsin hiukkasen etsintä
vie kohti uutta käsitystä maailmankaikkeudesta
Suomentaja Tuukka Perhoniemi
ISBN 9789525985276
Sidottu, 345 sivua
Ursa ry 2015.
Jos vähänkin olet seurannut luonnontieteellistä tutkimusta
ja sen uutisointia, et ole voinut välttää uutisia Higgsin hiukkasesta. Higgsin
hiukkasen on kerrottu liittyvän tavalla tai toisella aineen massaan, mutta
miten, se on saattanut jäädä arvoitukseksi!
Sean Carrollin kirja Maailmanlopun hiukkanen luo selvyyttä
aineen massan ongelmaan, eikä vain aineen vaan myös koko alkeishiukkasten
standardimalliin, jonka viimeinen löytymätön hiukkanen Higgsin bosoni oli.
Vuonna 2012 Cernissä tehty löytö oli samalla erään aikakauden hieno päätös, ja
kuka ties uuden aikakauden alku.
Higgsin bosoni on Higgsin kentän välittäjähiukkanen. Se ei
ole massan synnyttäjä vaan sen olemassa olo on vahvistanut Higgsin kentän olevan
todella olemassa. Tavallisista kentistä, kuten sähkö- tai gravitaatiokentistä
poiketen Higgsin kenttä on myös täysin tyhjässä avaruudessa. Lisäksi Higgsin
kentän energia ei ole nolla edes tyhjässä avaruudessa. Aineen massa näyttäisi
syntyvän tavallisten alkeishiukkasten ja kentän välisestä vuorovaikutuksesta;
mitä voimakkaampaa vuorovaikutus on sitä massiivisemmasta hiukkasesta on
kysymys.
Kuinka Higgsi löydettiin? Carrol kertoo sen kirjassaan.
Muistanet uutisista ehkä sen, että löytö tehtiin Euroopassa, Ranskan ja Sveitsin
rajalla sijaitsevassa tutkimuslaitoksessa CERNissä. CERNiin valmistui 2011
suuri hadronitörmäytin, lyhyemmin LHC, jonka toisiinsa törmäävien hiukkasten
vapauttama energia mahdollisti Higgsin ilmaantumisen. Itse hiukkasta ei
vieläkään ole nähty, sillä siihen se on aivan liian lyhytikäinen mutta sen
hajoamistuotteet tutkijat ovat onnistuneet havaitsemaan ja tunnistamaan.
Löytö on sen verran tärkeä hiukkasfysiikassa, että siitä luovutettiin
Nobell-palkintoja vuonna 2013. Tällöin palkinnon saajina olivat Peter Higgs ja François
Englert. Nämä kaksi tutkijaa olivat tärkeässä asemassa nyttemmin Higgsin
bosonina tunnetun hiukkasen teoreettisen pohjan luomisessa, vaikkakaan eivät
olleet yksin. Lukuisia muita tutkijoita oli tehnyt työtään löytöön johtaneen
teorian kanssa mutta palkinnonsaaneet olivat riittävän lähellä ja ensimmäisinä
teorian luomisessa.
Ehkä sattumaa tai ei, mutta samassa CERNin tutkimuslaitoksessa
kehitettiin hyperteksti, jonka ensimmäinen ja varmasti tunnetuin sovellus on
www eli World Wide Web eli Internetissä käytettävä hyperteksti. Ilman sitä
nettisivut ja viestitys olisi edelleen tekstipohjaista ja varsin ikävän
näköistä.
Higgs oli viimeinen hiukkasfysiikan standardimallin
löytymätön hiukkanen, vai oliko sittenkään? Teoriassa higgsejä voi olla
useampia jopa neljä muuta hiukkasta. Uusimpien tutkimusten mukaan CERNissä
löydetyn hiukkasen massa on 125,09 GeV (gigaelektronivolttia), joka on teorian
mukaan juuri sopiva oikea, Higgsin teorian mukaisen hiukkasen massa. Silti ne
neljä muuta voivat olla kyllä olemassa ja löydettävissä kunhan tutkimus jatkuu.
Higgsin olemassa olo voi olla myös uuden hiukkasfysiikan
alku, sillä tutkijat ovat teoretisoineet täysin uusista, supersymmetrisistä
hiukkasista, jossa jokaisella meidän tuntemallamme alkeishiukkasella on
olemassa supersymmetrinen hiukkanen. Supersymmetriset hiukkaset ovat kylläkin
hieman erikoisia, sillä meidän tuntemien massan omaavien hiukkasten supersymmetriset
hiukkaset olisivat massattomia ja päinvastoin.
Vaikka Maailmanlopun hiukkanen -kirja kertookin
hiukkasfysiikasta Higgsin bosonin näkökulmasta, se kertoo myös paljon itse
hiukkasfysiikasta. Jos et ole aikaisemmin tutustunut hiukkasfysiikkaan,
suosittelen kirjan liitteiden lukemista kaikkein ensimmäiseksi. Tällöin saa
jonkinlaisen kuvan siitä mistä hiukkasfysiikassa on kysymys. Kirja on sopivaa
luettavaa vaikka kesäloman sateisille päiville.
Kari A. Kuure.