„რისგან შედგება სამყარო?" - ამ შეკითხვაზე პასუხის ძიებას რამდენიმე ათეულსაუკუნოვანი ისტორია აქვს. იდეა, რომ ყველაფერი, რასაც ირგვლივ ვხედავთ „აწყობილია“ ელემენტარული ნაწილაკებისგან - მატერიის უმცირესი შემადგენელი ნაწილებისგან - მინიმუმ ქრისტეს შობამდე მეხუთე საუკუნეში გვხვდება, როდესაც ძველბერძნული ფილოსოფიის წიაღში ატომიზმის დოქტრინა დაიბადა.
ამ უკანასკნელის მიხედვით, ყოველგვარი მატერია შედგება უმცირესი „საშენი მასალისგან“, რაც მაგალითად, პლატონის მიხედვით, წარმოადგენდა რამდენიმე სახის მარტივი, სიმეტრიული ფორმის მყარ ობიექტს. შეიძლება ითქვას, რომ მომდევნო 25 საუკუნის განმავლობაში ზემოთ ხსენებული წარმოდგენები თვისობრივად არ შეცვლილა: პროგრესი მეცნიერებაში ელემენტარული ნაწილაკების შესახებ მუდმივად ანაცვლებს პლატონის აბსტრაქტულ ფიგურებს ახალი, წინაზე უფრო ფუნდამენტური „საშენი მასალით“, თუმცა, სად გაჩერდება ეს პროცესი (თუ საერთოდ გაჩერდა), უცნობია.
წყლის წვეთი შედგება მოლეკულებისგან, რომლებიც, თავის მხრივ, შედგებიან ატომებისგან (ამაში დასარწმუნებლად საკმარისია youtobe -ის საძიებო გრაფაში აკრიფოთ „Have you ever seen an atom?“). რეზერფორდის შრომების შემდეგ (მეოცე საუკუნის დასაწყისში) ცნობილია, რომ ატომები შედგება ბირთვებისა და ელექტრონებისგან. ეს უკანასკნელი წარმოადგენს პირველ აღმოჩენილ ელემენტარულ ნაწილაკს სამყაროს შემადგენელი ფუნდამენტური ნაწილაკების თანამედროვე ნუსხიდან. დღესდღეობით ცნობილია, რომ ბირთვები წარმოადგენენ შედგენილ ობიექტებს, რომელთა შემადგენელი ნაწილები - პროტონები და ნეიტრონები - თავად შედგებიან კიდევ უფრო ფუნდამენტური ნაწილებისგან - ე.წ. კვარკებისგან. კვარკები ელექტრონებსა და კიდევ რამდენიმე სახის ნაწილაკთან ერთად ქმნის „ჭეშმარიტად“ ელემენტარულ ნაწილაკთა თანამედროვე სიას.
დღესდღეობით არ არსებობს ამ ნაწილაკების შედგენილობის არანაირი მტკიცებულება, თუმცა ეს სულაც არ ნიშნავს იმას, რომ უახლოეს მომავალში, ექსპერიმენტულ პროგრესთან ერთად შეუძლებელი იქნება მათი შესაძლო სტრუქტურის აღმოჩენა...
ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკას თანამედროვე ინკარნაციაში საფუძველი ჩაეყარა 70-იან წლებში. სწორედ ამ პერიოდში, ერთმანეთისგან დამოუკიდებლად, სტივენ ვაინბერგმა, შელდონ გლეშოუმ და აბდუს სალამმა შექმნეს სტრუქტურული მათემატიკური სქემა, რომლის საფუძველზეც შესაძლებელი გახდა სამყაროს შემადგენელი უმცირესი ობიექტებისა და მათი ერთმანეთთან ურთიერთქმედების აღწერა. აღნიშნული სქემა დღეს მოიხსენიება, როგორც „ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელი“ და, ალბათ, წარმოადგენს ერთ-ერთ ყველაზე წარმატებულ თეორიას მეცნიერების ისტორიაში; სტანდარტული მოდელი იდეალურად აღწერს თითქმის ყველა ექსპერიმენტულად დაკვირვებულ მოვლენას იმ (მიკროსკოპულ) მანძილებზე, რომლის დანახვაც დღესდღეობით ძალგვიძს. მნიშვნელოვანია, რომ ელემენტარული ნაწილაკების დიდი ნაწილი, რომელიც აღნიშნული თეორიის აუცილებელი შემადგენელია, მისი შექმნის დროს აღმოჩენილი არ იყო. 70-იანი წლებიდან დღემდე პერიოდი თამამად შეიძლება აღინიშნოს, როგორც სტანდარტული მოდელის ტრიუმფის ხანა, როდესაც მისი თითოეული წინასწარმეტყველება ექსპერიმენტულად დადასტურდა.
2012 წლამდე სტანდარტული მოდელის სრულ ტრიუმფს აკლდა ერთადერთი აგური, ერთადერთი დაუდასტურებელი წინასწარმეტყველება: ე.წ. ჰიგსის ბოზონი (სიტყვა „ბოზონი“ წარმოიშვა ინდოელი მეცნიერის, Bose-ის სახელიდან). სწორედ ამ ნაწილაკის აღმოსაჩენად, ევროპულმა ლაბორატორიამ CERN წამოიწყო ექსპერიმენტი სახელად LHC (the Large Hadron Collider) - პროექტი, რომლის სრული ბიუჯეტი 5 მილიარდ ევროზე მეტს შეადგენს. საინტერესო ფაქტია, რომ მაშინაც კი, როცა ჰიგსის ნაწილაკის არსებობის საკითხი ბურუსით იყო მოცული, ამგვარ კოლოსალურ ხარჯს სრულად ამართლებდა თანამედროვე თეორიის სტრუქტურა: ჰიგსის, ან რაიმე კიდევ უფრო საინტერესო ახალი ფენომენის დაუკვირვებლობა LHC-ის მიერ მიღწეულ ენერგიებზე უბრალოდ გამორიცხული იყო კვანტური მექანიკის მიერ. ეს ერთ-ერთი მაგალითია, მრავალს შორის, იმისა, თუ რაოდენ „წინასწარმეტყველებადია“ სამყარო: ბევრ მოვლენას, რომლის დაკვირვების საშუალება ჯერჯერობით (ტექნიკური მიზეზებიდან გამომდინარე) არ გვქონია, არარსებობის უფლება უბრალოდ არ აქვს!
ჰიგსის ბოზონი, პირველად დეტექტირებული 2012 წელს, ბოლო ელემენტარული ნაწილაკია, რომლის დაკვირვება გვხვდა წილად. როგორც ზემოთ აღვნიშნეთ, მისი აღმოჩენა ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტული მოდელის საბოლოო ტრიუმფია. თუმცაღა არსებობს ბევრი მინიშნება იმაზე, რომ სტანდარტული მოდელი არ წარმოადგენს სამყაროს სრულ თეორიას (მაგალითად, იგი არ მოიცავს/სათანადოდ ვერ აღწერს გრავიტაციულ ურთიერთქმედებებს). ერთ-ერთი ასეთი მინიშნება ჰიგსის მასის სიმცირეა: გარკვეული ტექნიკური მიზეზებიდან გამომდინარე, ჰიგსი არ შეიძლება იყოს ისეთი „მჩატე“, როგორსაც მას ვაკვირდებით, თუკი ოდნავ მაღალ ენერგიებზე სხვა, ახალი ნაწილაკები არ არსებობს, რომელთაც ჰიგსის მასის „დასტაბილურების“ ეფექტი აქვთ. ეს უკანასკნელი ცნობილია, როგორც „იერარქიის“, ან „ბუნებრივობის პრობლემა“. მაშინ, როდესაც აღნიშნული პრობლემა არაა თეორიის სტრუქტურული გაუმართაობის შედეგი, მეცნიერების დიდი ნაწილი მას მაინც საკმაოდ სერიოზულად აღიქვამს.
ბუნებრივობის პრობლემაზე ინტუიციის შესაქმნელად წარმოიდგინეთ, რომ შედიხართ კაბინეტში და საწერ მაგიდაზე ხედავთ ფანქარს, რომელიც წვერზე დგას ვერტიკალურ მდგომარეობაში. მაშინ, როდესაც ფანქრის ამგვარი სტაბილური მდგომარეობა ფიზიკის არც ერთი კანონით არ არის გამორიცხული, აღნიშნული სურათის ხილვისას თქვენი პირველი რეაქცია მაინც ეჭვია. ცდილობთ, აღმოაჩინოთ მექანიზმი, რომელიც ფანქარს აკავებს: ხომ არაა იგი მიბმული წვრილი, უხილავი ძაფით ჭერთან? ხომ არაა მიწებებული მაგიდაზე? და ა.შ.
ჰიგსის მცირე მასა მეცნიერების უმრავლესობისთვის სწორედ „წვერზე ვერტიკალურად მდგომი ფანქარია“. ამიტომ, პროფესიონალი ნაწილაკების ფიზიკოსების საფიქრალი ჰიგსის აღმოჩენის შემდეგ (და რადგან ჰიგსის არსებობაში 70-იანი წლებიდან მოყოლებული ცოტას თუ ეპარებოდა ეჭვი - ბევრად უფრო მანამდეც) არის სწორედ იმ „უხილავი ძაფების“ ძიება, რომელიც მის მასას დაასტაბილურებს. შედეგად, ბოლო 30 წლის განმავლობაში შეიქმნა რამდენიმე ათეული თეორია, რომელიც ცდილობს ჰიგსის მცირე მასის ახსნას. ამათგან უმეტესობა 3 ძირითად კატეგორიას ეკუთვნის: i) „სუპერსიმეტრიული“ თეორიები, რომელთა მიხედვით, თითოეულ არსებულ ნაწილაკს ჰყავს (ჯერჯერობით, ექსპერიმენტებისთვის უხილავი) „სუპერპარტნიორი“, რომელთანაც ის უჩვეულო სიმეტრიითაა დაკავშირებული, ii) „შედგენილი ჰიგსის“ თეორიები, რომელთა მიხედვით ჰიგსის ნაწილაკი არაა ელემენტარული, და აქვს ფუნდამენტური სტრუქტურა და iii) თეორიები დამატებითი სივრცითი განზომილებებით, რომელთაც იერარქიის პრობლემის კონტექსტში საფუძველი ჩაუყარეს ნიმა არკანი-ჰამედმა, სავას დიმოპულოსმა და გია დვალმა 1998 წელს.
ყველა ამ თეორიას ერთი რამ აერთიანებს: ისინი უნდა „გამოჩნდნენ“, სხვადასხვა ეფექტების სახით, ჰიგსის მასაზე ოდნავ მაღალ ენერგიებზე. ჰიგსის აღმოჩენის შემდგომ, LHC-მ საგრძნობლად მოუმატა ენერგიას, რომელზეც შესაძლებელია ახალი, მძიმე ნაწილაკების დეტექტირება. თუმცა უახლოეს წარსულამდე, არანაირი მითითება სტანდარტული მოდელის მიღმა ფიზიკის არსებობაზე არ ჩანდა. მეცნიერების გარკვეულმა ნაწილმა მიატოვა ჰიგსის მასის „ბუნებრივობა“ როგორც კვლევების ორიენტირი. გაჩნდა ეჭვი, რომ საჭიროა შემდგარი თეორიების თავიდან გაანალიზება ახალი პრინციპების ძიებაში, რომელიც შეძლებს მეცნიერების სწორ გზაზე დაყენებას იერარქიის პრობლემის გადასაჭრელად. აღნიშნული პრობლემის მიმართ ერთ-ერთ მთავარ ალტერნატიულ მიდგომას წარმოადგენს ვაინბერგის ე.წ. „ანთროპული პრინციპი“ - იდეა იმის შესახებ, რომ ჰიგსის მცირე მასა უბრალოდ „ბუნებრივი შერჩევის შედეგია“. ჩვენ ვცხოვრობთ უამრავი სამყაროდან იქ, სადაც ჰიგსის მასა მცირეა, რადგან წინააღმდეგ შემთხვევაში, არ იარსებებდა ცივილიზაცია, რომელსაც ჰიგსის მასის შესახებ კითხვის დასმა შეეძლებოდა.
საბედნიეროდ, არსებობს დიდი შანსი იმისა, რომ ბუნება იმაზე უფრო მოწყალეა, ვიდრე იქნებოდა ანთროპული პრინციპის რეალურობის შემთხვევაში. LHC-ს (ჰიგსის აღმოჩენიდან) 4-წლიანი ძიების შემდეგ, გაჩნდა ჯერჯერობით მცირე, მაგრამ მაინც მინიშნება იმაზე, რომ არსებობს ახალი, ჰიგსზე დაახლოებით 5-ჯერ მძიმე ნაწილაკი. მიუხედავად იმისა რომ აღნიშნული ფაქტი ბოლომდე დადასტურებული არაა, სამეცნიერო საზოგადოება მას უდიდესი ენთუზიაზმით შეხვდა, რისი საუკეთესო გამოხატულებაც ახალი ნაწილაკის შესახებ ბოლო 4 თვეში გამოსული 250-მდე სამეცნიერო სტატიაა. საბოლოო აღმოჩენას სჭირდება ექსპერიმენტატორების მიერ მონაცემების შემდგომი დაუღალავი ანალიზი, რომელიც გეგმის მიხედვით 2016 წლის ივლისში უნდა შესრულდეს.
მიუხედავად იმისა, თუ რომელი კონკრეტული თეორია აღმოჩნდება სამყაროსთვის რელევანტური, ფაქტი ერთია: ჩვენ ვცხოვრობთ ფუნდამენტური მეცნიერებისთვის უაღრესად მნიშვნელოვან პერიოდში - სავსებით შესაძლებელია, ახალი სამეცნიერო რევოლუციის გარიჟრაჟზე!
