Forrás, 2024 (56. évfolyam, 1-12. szám)
2024 / 10. szám - Két végtelen között az ember (Patkós András akadémikussal Staar Gyula beszélget)
52 – Térjünk még kicsit vissza a standard modellhez. 2012 nyarán jött a szenzációs bejelentés, megtalálták a standard modell hiányzó darabját, a Higgs-részecskét. Miért hiányzott ez a modellből? – A standard modellben a kölcsönhatásba lépő részecskék szerepelnek, meg közöttük a kölcsönhatást közvetítő erőterek, amik bizonyos módon hasonlítanak az elektromágneses térre, csak kicsit bonyolultabb a matematikai struktúrájuk. Minek kell ide még egy részecske? Azért, mert ha nem lenne ez a Higgs-részecske, akkor nélküle a standard modell nem „működne”, mert csupa tömeg nélküli részecskét írna le. Ez pedig nincs így, hiszen megmértük, tudjuk, hogy van tömegük. Peter Higgs brit fizikus ötlete volt, még a hatvanas években, hogy kell léteznie egy olyan részecskének, ami magyarázatot ad a többi részecske tömegének eredetére. Úgy kell elképzelnünk a világunkat, hogy az „tocsog” a Higgs-részecske, a Higgs-bozon csapadékában, kondenzátumában. Az ebben való tocsogástól nyernek az elemi részek tömeget. Különböző erősséggel kapcsolódva a Higgsbozonhoz, különböző lesz a tömegük. A standard modell az, amivel világunkat legelemibb szinten, legkisebb távolságskálák szintjén igyekszünk megismerni. Ez a modell adja pillanatnyilag világunknak ezen a méretskálán minden tekintetben kielégítő, kísérletekkel egyező képét. – Ha a Higgs-részecske kimutatásával meglett a zárókő, akkor mit kell még finomítani a modellen? Mit jelent az, hogy a standard modellen túl? – Vannak „apróságok”, amiket nem értünk. Például a neutrínók, ezek a semleges, az anyaggal alig kölcsönható részecskék nehezen illeszthetők a standard modellbe. A három könnyű, elektronhoz hasonlatos részecske mindegyikéhez társul egy neutrínó. A Napban végbemenő magfúziós folyamatokban elektron-(anti)neutrínók keletkeznek. Ezt már a negyvenes években Hans Bethe a Nap-modelljében leírta, Bruno Pontecorvo pedig kiszámította, hogy mekkora neutrínóáram érkezik a Földre. Nem akarom részletezni, hogy milyen nehéz volt észlelni a Napból érkező neutrínókat. Ez végül Raymond Davisnek és munkatársainak sikerült. Egyéb sugárzásoktól védett helyen, 2500 méter mélyen, egy dél-dakotai aranybányában elhelyezett úszómedencényi tetraklór-etilénnel megtöltött tartály volt a detektor. S akkor kiderült, hogy a Napból kevesebb elektron-neutrínó érkezik az elméletben megjósoltnál. Rájöttek, ez csak akkor lehetséges, ha útjuk során az elektron típusú neutrínók átoszcillálhatnak, átalakulhatnak egy másik fajta neutrínóvá. Ez olyan jelenség, amire csak egy magyarázat létezik: a három neutrínó közül legalább kettőnek van tömege. A standard elméletben azonban a Higgs-részecskéhez a neutrínók nem kapcsolódnak, a Higgs-mezőn áthaladva nem kaphatnak tömeget. Egyébként ez az egyetlen biztos tény, ami miatt arra kell gondolnunk, hogy nem elég a standard modell. Túl kell lépni rajta, mondják e terület kutatói.
