A fizikát gyakran szenvtelen és tisztán objektív tevékenységnek tekintik. Szóval hogyan, csodák Robert P Crease, megmagyarázzuk Peter Higgs reakcióját, amikor felfedezték a nevét viselő bozont?
Senki, aki látta a képeket, nem felejti el Peter Higgs könnyes szemét. A felvétel a CERN főelőadótermében 4. július 2012-én készült. A video A brit elméleti fizikus egy szövetet tart a kezében, miközben a laborfőnökök bejelentik, hogy felfedezték a Higgs-bozont. Higgs, aki akkor 83 éves volt, felpörgött, és leveszi a szemüvegét, hogy bekenje az arcát. De vajon ezek a könnyek egy különösen érzékeny férfi érzelmeit árulják el? Vagy fizikusként az élethez szükséges érzelmi áramlatokat jelzik?
A tankönyvekben régóta rögzített és a hagyományos tudományfilozófusok által megerősített nézet szerint a fizikusok olyan kutatók, akiket arra képeztek ki, hogy fizikai és fogalmi eszközöket alkalmazzanak a természet rejtvényeinek megfejtésére. Bármilyen hangulat is támad rájuk a munka kibontakozása közben, az csak az egyének szubjektív válaszait tükrözi; a műsoron látható hangulatok a fizika gyakorlata szempontjából lényegtelenek. Higgsnek egyszerűen könnyekre hajlamos embernek kell lennie, így ez a nézet így van.
Felfedik Peter Higgs könnyei egy különösen érzékeny férfi érzelmeit? Vagy fizikusként az élethez szükséges érzelmi áramlatokat jelzik?
De a tudomány egy átfogóbb megközelítése szerint, amely nem csak termékekből, hanem szakemberekből is áll, ezek a könnyek különbözőek. A fizikusok egy olyan életmódhoz tartoznak, amely nagyra értékeli a természet rejtvényeinek megoldását – és a hangulatok éppúgy hozzátartoznak ehhez az életmódhoz, mint a hétköznapi élethez. Egy olyan világban élve, amelyben a természet manipulálhatónak és mérhetőnek tűnik – és tele van megoldandó rejtvényekkel – a fizikusok mindent megtapasztalnak, a félelemtől, az unalomtól, a zavarodottságtól és a csalódottságtól a csüggedtségig, a megszállottságig, a nyomásig, a sokkolásig, a szkepticizmusig és még sok másig.
A Higgs-bozon felfedezése: soha nem látott nap a fizikában
Természetesen ezek az érzések nem feltétlenül különböznek attól, amit a mindennapi életben tapasztalunk, de a fizika életében, és így magában a fizikában is lényegesek. Valójában a fizikusok által lakott rejtvényfejtő világ olyan, mint a sport, ahol a sportolók mindent beleadnak a játék apályába. Ha érzelemmentes sportolót vesz észre egy izgalmas mérkőzésen, akkor azt feltételezi, hogy vagy jól tudja leplezni a hangulatát, vagy egyszerűen elszakadt. Hasonlóképpen, ha találkozik egy fizikussal, aki dühös a munkája, vagy a kudarcok és sikerek miatt, akkor nem győzi csodálkozni, milyen tehetségesek valójában.
Még a köztudottan szenvtelen teoretikus, Paul Dirac is magánhangulatú volt, amint azt visszaemlékezett arra az időre, amikor felismerte a „Poisson-zárójelek” valószínű jelentőségét a kvantummechanikában. Mivel nem tudott eleget erről a matematikai műveletről, és nem találta a tankönyveiben megfelelően kifejtve, Dirac kétségbeesetten vette észre, hogy a könyvtár azon a bizonyos vasárnapon zárva volt. Kénytelen volt „türelmetlenül az éjszakát, majd másnap reggelt” kivárni, amíg a könyvtár újra kinyit.
Időről időre történik valamilyen drámai és szenzációs esemény, amely különösen intenzív és erőteljes érzelmet vált ki.
A tudomány konvencionális nézete azonban figyelmen kívül hagyja ezeket a hangulatokat, szubjektívnek bélyegzi őket, és elveti a pszichológusok körébe tartozónak. De van egy „fizika világ”, amelybe beleragadnak a gyakorlók. Általában olyan mindennapi dolgokról van szó, mint a kollégákkal való beszélgetés és a mások dolgának elsajátítása; új ötletekről hallani, folyóiratokat olvasni és kellékeket rendelni; új projektek tervezése és kivitelezése. Újra és újra előfordul azonban néhány drámai és szenzációs esemény, amely különösen intenzív és erőteljes érzelmet vált ki.
A tömeges dolog
Ilyen esemény volt a Higgs-bozon felfedezésének bejelentése is. Milyen meghatározó darabja egy rendkívüli kirakósnak! Több száz elméleti darabnak kellett összeállnia a részecskefizikai szabványmodell architektúrájának megalkotásához, és a gyorsító- és detektortechnológia több évtizedes fejlesztésére volt szükség. A Standard Modellnek be kellett építenie mindazokat a furcsa részecskéket, amelyeket először a kozmikus sugarakban fedeztek fel, majd még többet a gyorsítókban.
Ez a modell megkövetelte a teoretikusoktól, hogy számtalan sémát dolgozzanak ki, hogy ezeket a részecskéket családokba rendezzék, és a kísérletezőknek azonosítaniuk kellett a család összes tagját és tulajdonságait. A részecskékben és a részecskék között ható erőket egybe kellett tömöríteni. Fel kellett találni a mérőszimmetriát és a megtört szimmetriát. Időnként felbukkant egy-egy mély hiba a fejlődő architektúrában – paritássértés, töltés–paritássértés –, amelyeket meg kellett oldani.
De a kezdetektől hiányzott, hogy a tömeg hogyan figurázik ki ebben az építészetben. Maga a szükséges ötlet kitalálása évekig tartott, és sok látszólag egymáshoz nem kapcsolódó lépést igényelt a látszólag nem kapcsolódó területekről.
Születésnapi bozon: 10 év együttélés a Higgs-részecskével
Julian Schwinger felfedezte, hogy a gyenge és az elektromágneses mező összekapcsolására irányuló kísérleteket gátolja az a tény, hogy az elektromosan töltött bozonok nem tömeg nélküliek. Yoichiro Nambu úgy találta, hogy a rejtett szimmetria gondolata kulcsfontosságú a szupravezetéshez. Jeffrey Goldstone látta, hogy a szimmetria megtörése tömeg nélküli bozonokat hoz létre. Philip Anderson plazmafizikai ötleteket használt fel annak bemutatására, hogy lehetségesek hatalmas méretű bozonok, míg számos más teoretikus azt mutatta be, hogy a bozonok ilyenekké válhatnak a Goldstone-bozon elnyelésével.
Peter Higgs munkája nemcsak leírt egy ilyen bozont, hanem módszereket is javasolt annak kísérleti azonosítására. Mindezeket a dolgokat, és sok más hozzájárulást is be kellett illeszteni a szabványos modell tervrajzába, megmutatva, hogy a terv jó volt. Aztán jött a hatalmas technikai és kísérleti kihívás, a bozon keresése – ez a munka 2012-ben fejeződött be – majdnem fél évszázaddal a bozon első leírása után.
A kritikus pont
Peter Higgs nem volt egyedül az érzésekkel azon a napon a CERN-ben a részecske bejelentésekor. Természetesen egyetlen hangulat sem volt a szobában. Néhányan azután ünnepelték a felfedezést, hogy hozzájárultak ahhoz, vagy büszkék voltak a felfedezésre annak ellenére, hogy a CERN-en belül vagy kívül más területen dolgoztak. Lehet, hogy másokat megdöbbentett, hogy hozzájárulást kértek – de nem sikerült –, vagy amiatt, hogy hozzájárulásukat nem ismerték el. Ezek a hangulatok mind jelen voltak, és elválaszthatatlanok a fizikus életmódjától.
Csak hát Higgs jobban látható volt – és egy éber kamerakezelő felvette filmre.
