4. srpnja 2012. Osim što je 236. rođendan Sjedinjenih Država, to je bio dan kada su fizičari objavili da su pronašli snažne dokaze o Higgsovom bozonu, neuhvatljivoj čestici koja daje masu ostalim elementarnim česticama u svemiru. Bilo je to jedno od najvažnijih dostignuća u fizici u prošlom stoljeću, a za to je bila potrebna konstrukcija Velikog hadronskog sudarača, ogromnog akceleratora čestica sa sjedištem izvan Ženeve u Švicarskoj. Nakon tog trijumfa, fizička zajednica bila je uvjerena da će iz CERN-a uslijediti još više otkrića. Ali doslovno quadrilionsi protonskih sudara u sudaraču kasnije, nisu se pojavili ništa novo. Međutim, nakon prosipanja godina podataka, istraživači koji su radili na LHC-ovom eksperimentu ATLAS objavili su da mogu potvrditi nešto novo: raspadom Higgsovog bozona proizvodi se donji kvarkovi, pružajući potporu teorijskom okviru fizike poznatom kao Standardni model fizika čestica.
Prema priopćenju za javnost, viđenje Higgsa iz 2012. godine bilo je nepotpuno. Iako zapravo promatranje Higgsovog bozona trenutno nije moguće, otkrivanje komadića u koje se čestica raspada je nešto što akcelerator čestica može učiniti. Tada su uočene dvije predviđene čestice zvane W i Z bozoni, za koje se očekuje u oko 30 posto raspadajućih Higgsovih bizona. Ali istraživači nisu vidjeli da se čestice očekuje u 60 posto vremena - najniži kvarkovi.
Ili barem, tako su mislili. Problem, objašnjava Žica , je taj što su vidjeli dno kvarta, baš previše njih; sudarač proizvodi mnoštvo kvarkova dna kroz različite interakcije, osim protoka protona koji je dizajniran da se međusobno slijevaju. Tako da se zaključilo je li donji kvark otkriven u LHC-u propadajući Higgsov bozon ili odnekud drugdje izuzetno teško. Zbog toga su znanstvenicima trebalo toliko vremena da dostignu točku razumne sigurnosti da su neki donji kvarkovi koje su promatrali poticali iz Higgsovog raspada. Promatrajući sve podatke od 2011. godine i koristeći nove analitičke tehnike poput dubokih umjetnih neuronskih mreža i strojnog učenja, konačno su pronašli statistički značajne dokaze da su Higgsovi generirani donji kvarkovi.
"To je prvi put da smo vidjeli Higgsovo spajanje na donjim kvarkovima, što je bilo i predviđeno", kaže John Huth, fizičar čestica Sveučilišta Harvard koji radi na ATLAS eksperimentu, kaže Ryan F. Mandelbaum iz Gizmoda . "Mislili smo da će se to dogoditi, ali dok to nismo vidjeli, ne bismo sigurno znali da će se na ovaj način spojiti s kvarkovima."
Iako je nalaz trijumf analize i još jedna potvrda da smo najvjerojatnije pronašli Higgsov bozon, također je blago razočaravajuć. To je zato što se lijepo uklapa u Standardni model s kojim fizičari rade od ranih 1970-ih. Iako model objašnjava puno o fizici čestica, on ima neke rupe. Na primjer, ne bavi se gravitacijom niti objašnjava tamnu tvar. Budući da je LHC uključen, istraživači su se nadali dokazima "čudnih" čestica koje će razbiti ili proširiti Standardni model ili potvrditi supersimetriju, dodatak modelu koji pomaže objasniti masu. To se, jednostavno, još nije dogodilo.
Za sada će fizičari možda morati pričekati još nekoliko godina prije nego što se prirodni zakoni prepisuju. LHC prolazi kroz seriju nadogradnji snage koja će biti dovršena 2026. godine i kada se ponovno uključi na ubrzani čestica usisavaca može dovesti do one vrste čudne znanosti koju polje treba nadići izvan čak i najduljih mašta Johna Hughesa.
