Xiggs dengizining mavjlanishi “la’natlanganmi”?

Kollayder 10 sentyabr kuni sinov uchun ishga tushirilgandan so‘ng 48 soat o‘tgach, ya'ni 13 sentyabr tong payti unda birinchi noxushlik ro‘y berdi - 30 tonnali transformator ishdan chiqib qoldi. Uning o‘rniga yangisini joylashtirish ishlariga bir necha kun vaqt ketdi. 18 sentyabrda kollayder yana ishga tushdi. Lekin 19 sentyabr kuni yana bir halokatli buzilish ro‘y berdi. 3 - 4- sektordagi bosh dipol magniti sxemasi tekshirilganda, dipol va kvadrupol magnitlarining elektr bog‘lanishida xatolik paydo bo‘lib, u elektr yoyini hosil qilgani ma'lum bo‘ldi.

Natijada elektr yoyi suyuq geliy solingan idish izolyatsiyasining (kriogen tizimning) teshilishiga hamda 6 tonna suyuq geliyning (ilgarigi xabarlarda 1 tonna deyilgan) magnitni sovituvchi tizimdan tunel ichiga oqib ketishiga va haroratning keskin ko‘tarilishiga olib kelgan. Kollayderdagi xavfsizlikni ta'minlovchi tizimlar talab darajasida ishlagani bois hech kim bundan zarar ko‘rmadi. 23 sentyabr kuni Yadroviy izlanishlarning Yevropa markazi (CERN) mas'ul xodimi, KAK o‘z ishini 2009 yilning bahorigacha tiklay olmaydi, lekin uning tantanali ochilishi reja bo‘yicha 21 oktyabrda o‘tkaziladi, deb matbuotga axborot berdi. 16 oktyabr kuni CERN matbuot uchun press-reliz tarqatdi va unda 19 sentyabrdagi KAK(Katta adron kollayderi)da bo‘lib o‘tgan noxush holatni maxsus komissiya o‘rganib chiqqani bo‘yicha dastlabki axborot o‘z ifodasini topdi. CERN bergan ma'lumotga ko‘ra, yana halokat holatlari ro‘y bermasligi uchun kollayderning boshqa barcha sektorlari astoydil, sinchkovlik bilan tekshirib chiqilgan. Tekshirishlar asosida qator uzellar va mexanizmlarning mexanik chidamliligini oshirish hamda xavfsizlik tizimlarini yaxshilash borasida ham qo‘shimcha ishlar bajarildi.

XX asr boshlarida fizika fanida ikki asosiy nazariya vujudga keldi. Ulardan biri olamni makrodarajada tushuntiruvchi Albert Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi (UNN) bo‘lsa, ikkinchisi olamni mikrodarajada tushuntiruvchi maydonning kvant nazariyasi edi. Muammo shundaki, bu ikki nazariya bir-biriga ziddir. Masalan, qora o‘ralarda bo‘luvchi hodisalarni ikkala nazariya bir xil bayon qilsa-da, lekin ular bir-biriga teskari natija beradi.

Eynshteyn uzoq yillar davomida yagona maydon nazariyasini yaratish ustida ishlagan. Lekin u kvant mexanikasini inkor qilgani sababli bu niyatini amalga oshira olmadi. 1960 yili fiziklar Standart modelni (SM) yaratishadi. Bu nazariya to‘rt fundamental o‘zaro ta'sirdan uchtasini - kuchli, kuchsiz va elektromagnit o‘zaro ta'sirlarni birlashtiradi. Gravitatsion o‘zaro ta'sir esa UNN terminlari bilan bayon qilinganicha qoladi. Shunday qilib, hozirgi paytda fundamental o‘zaro ta'sirlar barcha olimlar tomonidan haq deb qabul qilingan ikki nazariya - UNN va SM orqali bayon qilinyapti. Gravitatsiyaning kvant nazariyasini yaratish borasidagi qiyinchiliklar sababli bu ikki nazariyani birlashtirishga hanuz imkoniyat bo‘lgani yo‘q.

Fundamental o‘zaro ta'sirlarni bir nazariyaga birlashtirish borasida keyingi yillarda turlicha yondashishlar bo‘lyapti: tor (struna) nazariyasi, super gravitatsiya nazariyasi, sirtmoq kvant nazariyasi va boshqalar. Bu nazariyalarning ba'zilarida ichki kelishmovchiliklar mavjud va ularning birortasi ham eksperimental tasdiqqa ega emas. Muammo shundaki, bunday tajribalarni o‘tkazish uchun hozirgi mavjud tezlatkichlarning kuchi yetmaydi. Ular uchun katta energiyali zaryadlangan zarrachalar tezlatkichlari kerak bo‘ladi. KAK ana shunday energiyalarni yarata oladi va ilgari o‘tkazish mumkin bo‘lmagan qator eksperimentlarni o‘tkazishga imkoniyat beradi. Shuningdek, u yuqorida sanab o‘tilgan nazariyalarni tekshirib, ba'zilarini tasdiqlab, qolganlarini esa inkor etishi mumkin. Kollayder inson tafakkurida bo‘lgan ko‘pgina chigalliklarning yechimini topadi, degan katta umidlar bor. Hozirgi paytda o‘lchamlari to‘rttadan ortiq bo‘lgan qator nazariya mavjud. Ular "supersimmetriya" mavjud degan qarashda bo‘lib turibdi. Masalan, tor nazariyasi (uni ba'zan "supertor nazariyasi" deb ham yuritishadi) supersimmetriyasiz o‘zining fizik ma'nosini yo‘qotadi. Supersimmetriya mavjudligining eksperimental tasdig‘i ushbu nazariyaning bevosita haq ekanini bildiradi. Hozirgi paytda nazariyachilar Misr piramidasi ichidagi ko‘pdan-ko‘p yo‘llar ichida mo‘miyolangan fir'avn jasadiga olib boruvchi aniq yo‘lni topa olmay adashib yurgan sayyohlar holatiga kelib qolishgan. KAK ularga yo‘l ko‘rsatuvchi xarita vazifasini o‘tashi mumkin. KAKda o‘tkaziladigan eksperimentlar natijasi ularni qaysi nazariyaning etagidan mahkamroq ushlash kerakligini ko‘rsatib beradi.

Yadroviy izlanishlarning Yevropa markazida (SERN) 21 oktyabr kuni KAKning rasmiy ochilish tantanalari (inauguratsiya) bo‘lib o‘tdi. Ushbu tantanalarda KAKni bunyod etishda ishtirok etgan barcha davlatlarning vakillari hamda yuz mingdan ortiq tomoshabin va sayyohlar ishtirok etishdi. KAKda 19 sentyabrda sodir bo‘lgan jiddiy shikastlanishga qaramay, ushbu tadbir oldindan belgilab qo‘yilganligi sababli o‘z vaqtida o‘tkazildi. KAKdagi eksperimentlar muvaffaqiyatli o‘tsa, eksperimentatorlarga Nobel mukofoti naqd. KAK darhaqiqat, har o‘lchamda, har ma'noda kattadir. U eng quvvatli, eng aniq, eng qimmat. Uning qurilishi CERNga 6,3 milliard yevroga tushdi. KAKda oltita detektor ishlaydi, bular: ALICE (A Large Ion Collider Experiment), ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), CMS (Compact Muon Solenoid), LHCb (The Large Hadron Collider beauty experiment), TOTEM (Total Elastic and diffractive cross section Measurement) va LHCf (The Large Hadron Collider forward). ATLAS va CMS detektorlari Xiggs bozonini hamda «standart bo‘lmagan fizikani», ya'ni qora materiyani o‘rganishga qaratilgan; ALICE esa qo‘rg‘oshin ionlari to‘qnashganda vujudga keluvchi kvark-glyuon plazmalarini o‘rganadi; LHCb b-kvarklar fizikasini o‘rganishga va shu orqali materiya hamda antimateriya o‘rtasidagi farqni yaxshiroq tushunishga xizmat qiladigan; TOTEM - to‘qnashmagan zarrachalarni (forward particles) o‘rganishga va shu orqali protonlarning o‘lchamlarini aniqroq o‘lchashga hamda kollayderning nurlanishini nazoratda ushlashga mo‘ljallangan; LHCf kosmik nurlarni o‘rganishga qaratilgandir.

KAK oddiy qurilma emas. U insoniyatning qachonlardir qurgan barcha inshootlari ichidagi eng ulkani - yer osti shahridir. Tepada, Jeneva shahriga tutash bo‘lgan yerlarda odamlarning osoyishta hayoti davom etyapti, pastda esa 26,7 kilometrli aylana bo‘ylab protonlar - vodorod yadrolari yorug‘lik tezligiga yaqin tezlikda quvilib, yelib yurishibdi. Ko‘p vaqt o‘tmay ushbu zarrachalar xuddi o‘zlariga o‘xshash, lekin qarama-qarshi tomondan yorug‘lik tezligiga yaqin tezlik bilan yelib kelayotgan zarrachalar bilan to‘qnashadi va natijada shunday bir ulkan, g‘ayrioddiy energiya ajralib chiqadiki, bunda hosil bo‘ladigan materiyaning parchalari Katta portlash bo‘lganda Olam vujudga kelayotgan birinchi daqiqalardagi o‘ta quturgan protoplazmaning o‘xshashini hosil qiladi. Materiya protoplazma holatida mavjud bo‘la olmasligi sababli sekundning o‘ta kichik bo‘laklari davomida fanga noma'lum bo‘lgan holatga o‘tadi. Bunda materiyaning boshqa narsaga (Qur'onning Fajr (shafaq, tong) surasi 3-oyati Abdulaziz Mansur tarjimasida: Juft va toq (narsalar) bilan; deb berilganidagi narsalar deb berilgan tafsirda "narsalar" so‘zi mening bilishimcha, materiya tushunchasiga juda yaqin turibdi...) aylanishi, millionlab turli-tuman zarrachalar hamda to‘lqinlarning ajralib chiqishi sodir bo‘ladi... Ushbu eksperimentlarda foydalaniladigan magnitlarning quvvati shu darajada ulkanki, agar eksperiment o‘tkazilayotgan tunel yonida "KamAZ" yuk mashinasi turgan bo‘lsa, uni KAKning magnit maydoni sekundning kichik bo‘laklariga teng vaqt davomida choyning yupqa zar qog‘ozi ko‘rinishiga keltirib, tunel "trubasi" atrofiga o‘rab qo‘yadi.

Eng ajablanarlisi shundaki, ushbu ulkan qurilma asosan Xiggs bozoni haqiqatan ham mavjudmi yoki yo‘qmi, mana shuni aniqlash uchun qurilgan! Xiggs bozoniga "Ilohiy zarracha" deb nom qo‘yishgan va bu nom g‘arbda juda ham mashhurdir.

Nima sababdan fiziklarni Xiggs bozoni bunchalar qiziqtirib qoldi? Buning asosiy sababi shundaki, Standart model koinotning ko‘plab printsiplari hamda Olamning barpo bo‘lishini olimlarni qanoatlantiradigan darajada tushuntirib beradi. Lekin hozircha borligi faqat nazariyadagina ko‘rinib turgan Xiggs bozoni eksperiment orqali topilmasa, shunday go‘zal nazariya nurab ketishi mumkin. KAKda o‘tkaziladigan eksperimentlarning ichida dastlabki ilmiy izlanishlardan biri "supersimmetriya" nazariyasini tasdiqlash yoki inkor etishga qaratilgan bo‘lib, bu nazariyaga asosan har qanday elementar zarracha o‘zining anchagina og‘irroq bo‘lgan partnyoriga (sherik, raqib), yoki "superzarrachasiga" egadir. Protonlar elektrik zaryadlanishgan, shuning uchun ultrarelyativistik (yorug‘lik tezligiga yaqin tezlikda harakatlanayotgan) protonlar yonlarida yelib boruvchi deyarli haqiqiy bo‘lgan fotonlar bulutini hosil qiladi. Fotonlarning ushbu oqimi yadrolar to‘qnashayotganida yadro elektr zaryadining kattaligi sababli yanada kuchayishi mumkin. Bunday fotonlar bir-biri bilan duch kelishi yoki qarshidan kelayotgan proton bilan uchrashishi va foton-adron to‘qnashishini vujudga keltirishi mumkin.

Bundan 100 yilcha muqaddam olimlar materiya faqat ikki-uch xil molekulalardan tarkib topgan degan qarashda bo‘lishgan. O‘tgan asr boshlarida Rezerfordning yadro-proton va uning atrofida elektron aylanishi haqidagi atom modeli qaror topdi. 30-yillarda atom yadrosidagi proton yonidan neytron ham joy oldi. Keyinchalik materiyani tashkil qiluvchi bunday "g‘ishtchalar" juda ham ko‘p bo‘lishi mumkinligi ko‘rinib qoldi. 60-yillarda kvark tushunchasi kiritildi va 70-yillarning o‘rtalarida Standart model yakuniga yetdi. 1983 yili CERN dagi SRS proton-antiproton kollayderida Standart model oldindan bashorat qilgan kuchsiz o‘zaro ta'sir tashuvchilari bo‘lgan bozonlarning ikki yangi xili topildi. Lekin Standart modelning nimasidir fiziklarni qanoatlantirmayapti. Kvarklarning uch xili bilan shakllangan o‘zaro ta'sir tizimi gravitatsiya va jism massasi qanday hosil bo‘lganini aytib bera olmayapti. Bu qanchalik ajablanarli bo‘lmasin, tabiatdagi narsalarga e'tibor bermasdan elementar zarrachalar nazariyasini oq qog‘ozga tushirsak, u holda ularning bir talayi hech qanday massaga ega bo‘lmasligiga guvoh bo‘lamiz.

Ma'lumki, barcha elementar zarrachalar yorug‘lik tezligida harakatlanadi va hech qanday massaga ega bo‘lmaydi. Lekin odatdagi moddalar massaga ega, bu fizika fanisiz ham barchaga ma'lum. U qanday hosil bo‘ladi - bunisi tushunarsiz... Mana shu paradoks (sog‘lom aqlga zid fikr)ni tushuntirish uchun Xiggs bozoni nazariyasi o‘ylab topilgan. Bu nazariyaga asosan, olamdagi barcha narsalarning ichiga sizib o‘tuvchi qandaydir yangi maydon dengizi -Xiggs maydoni mavjud bo‘lib (XIX asrda fanga kiritilgan efir tushunchasidan mutlaqo farqli bo‘lgan), dengizning mavjlanishi Xiggs bozoni deb ataladi. Nazariyaning ko‘rsatishicha, ushbu bozonlar faqat Olam vujudga kelayotganida, ya'ni «Katta portlash» vujudga kelgan onlardagina bir zumga paydo bo‘lishgan va bu Olamda ular hech qachon qayta ko‘rinmagan degan qarashlar mavjud. Lekin bu qarashlar galaktikalarning, yulduzlarning bir-biri bilan to‘qnashishdagi holatlarini to‘la e'tiborga olmayapti, nazarimizda. Elementar zarrachalar ushbu dengizda suzib yurib, ushbu dengiz "suvi" bilan ta'sirlashganda massivroq bo‘lib qolishadi. Zarrachalar ushbu maydon orqali o‘tadi va u ularni to‘xtatib qo‘yadi. Albatta, bu hozircha gipoteza va uning to‘g‘ri ekanligini isbotlash uchun fiziklar ushbu Xiggs maydonini topishlari kerak. Maydonning o‘zini emas, balki uning izini - ya'ni Xiggs bozonini topish lozim. Buning uchun esa fiziklar qandaydir yo‘l bilan Xiggs maydonini bezovta qilishi - g‘alayonlashtirishi kerak bo‘ladi, ya'ni «Katta portlash»ni laboratoriya sharoitida (KAKda) vujudga keltirishga to‘g‘ri keladi. Ushbu tutib bo‘lmas bozon Buyuk Britaniyaning Edinburg universiteti professori Piter Xiggs (79 yoshda) sharafiga atalgan.

Piter Xiggs 1964 yili 35 yoshida o‘zining "vazminlashtiruvchi" maydoni - Xiggs maydonini o‘ylab topgan hamda 44 yildan beri matematik hisob-kitoblaridagi kuch-g‘ayrati samarasi tasdig‘ini kutib yuribdi. Edinburg universitetida muallimlik qilib yurgan kezlari, P.Xiggs Standart model bilan qiziqib qolgan va to‘laligicha massadan iborat bo‘lgan zarracha - bozondan tarkib topgan o‘zining ko‘rib bo‘lmas maydon nazariyasini yaratish fikriga Edinburg hududidagi tog‘li yerlarni sayr qilib yurganida kelgan. Olim elementar zarrachalarning, xususan, w- va z- bozonlar massalarining paydo bo‘lishini tushuntiruvchi elektrikkuchsiz simmetriya mexanizmining spontan buzilishini kashf qildi. Ushbu mexanizm barcha zarrachalarni massa bilan ta'minlovchi Xigss maydonining kvanti bo‘lgan Xiggs bozonining mavjudligi bashoratini beradi. Bozonning o‘zi noturg‘un va katta massaga (120 GeV dan katta) ega. Fiziklarni bozonning o‘zidan ham ko‘ra ko‘proq elekrikkuchsiz simmetriyaning Xiggs mexanizmi buzilishi qiziqtiradi. Aynan ushbu mexanizmni o‘rganish fiziklarni Standart model nazariyasiga nisbatan chuqurroq bo‘lgan yangi nazariya tomon yetaklaydi, degan qarashlar bor. Bu bozonlar ba'zi zarrachalarga "yopishib", ularning massasini oshiradi, boshqa zarrachalar esa, masalan, fotonlar Xiggs bozoni yonidan erkin, o‘zini urintirmay o‘tib ketaveradi. Xiggs bozonini KAKda hosil bo‘lishi mumkin bo‘lgan top-kvark-antikvark juftining izi bilan adashtirib qo‘ymaslik kerak. Buning uchun KAK olimlari top-kvarklarining xususiyatlarini yaxshi o‘zlashtirishgan bo‘lishlari shart. Top-kvarklar hozircha kashf qilingan elementar zarrachalar ichidagi eng og‘iridir. Tevatron bergan eng so‘nggi ma'lumotlarga binoan, uning massasi 171,4+- 2,1 GeVdir. O‘z massasining kattaligi sababli top-kvark shu paytgacha faqat bitta tezlatkichda - Tevatrondagina (AQShdagi Enriko Fermi nomli Milliy tezlatkich laboratoriyasida hozirda ishlab turgan proton-antiproton kollayderi) kuzatilgan, dunyodagi boshqa tezlatkichlarda esa uning tug‘ilishi uchun energiya yetarlicha emas.

Dastlab fiziklar Xiggsning ishiga o‘ta shubha bilan qarashgan. Xiggs o‘z maqolasini «Physics Letters and European Physics Journal» ilmiy jurnaliga olib borganida muharrir qo‘lyozmani "Afsuski, bularning fanga aloqasi yo‘q" deya qaytarib yuboradi. Muallimning ishini faqatgina Amerikaning «American Physics» jurnaligina ancha qisqartirishlar bilan bosib chiqargan (1964 y.). Belgiyalik fiziklar Rober Bru va Fransua Engler ham Piter Xiggsning fikri kabi massa tabiati haqidagi xulosalarga kelishgandan so‘nggina Xiggsning qarashlarini jiddiy qabul qilish boshlanadi. Piter Xiggs nazariyasidagi maydonni matbuotda "Ilohiy zarracha" deb atay boshlashganida uning jahli chiqadi. Bu atamani Nobel mukofoti sovrindori, Fermi laboratoriyasning (Institut) direktori Leon Lederman o‘ylab topgan bo‘lib, u P.Xiggsga atama yoqmaganini bilgach, bozonni tutib bo‘lmasligini e'tiborga olib, "la'natlangan" atamasiga aylantirishni taklif etadi. Shundan so‘ng P.Xiggs "Ilohiy zarracha" atamasi unga ma'qul kelganini jurnalistlarga ma'lum qiladi. Xiggs bozonini tutishga urinishlar 70-yillardayoq boshlangan edi va ushbu musobaqada AQSh olimlari g‘olib bo‘lishiga hech qanday shubha bo‘lmagan. O‘sha yillari amerikaliklar aylanasining uzunligi Yevropadagi hozir barpo qilingan KAK aylanasidan uch marotaba uzunroq bo‘lgan 97 km.li haqiqiy superkollayder - SSCni qurishga kirishgan edi. Lekin qurilish ishlari cho‘zilib ketadi va sarf-xarajatlar smetada ko‘rsatilganidan ikki barobariga ortib ketadi. Shundan so‘ng 1993 yili AQSh Kongressi eksperimentni moliyalashtirishni to‘xtatib qo‘yadi. Rossiyada (sobiq Ittifoqda) ham bir zamonlar o‘z kollayderini barpo qilish loyihasi Fanlar akademiyasining yuqori energiya fizikasi institutida (IFVE) ishlab chiqilgan bo‘lib, 1983 yili Serpuxova yaqinidagi Protivno posyolkasida uni qurish niyatida aylanasi 20 km.li tonnel yangi tezlatkich UNK (protonlarni tezlashtiruvchi-yig‘uvchi kompleks) uchun qazilgan bo‘lib, mamlakatda sodir bo‘lgan qayta qurish jarayoni avjiga chiqqan yillari ushbu qurilish to‘xtatib qo‘yilgan edi. Shuning uchun ham Xiggs bozoniga raqobatdosh bo‘lib kurash maydonida faqatgina CERNgina qoldi. 1988 yili Xiggs bozonini tutish uchun elektron-pozitron LEP (CERN)da intilishlar bo‘lgan edi, lekin uzoq davom etgan tajribalar muvaffaqiyat keltirmagan. Eksperimentni kuzatib borgan P.Xiggs bu natijani tezlatkichning quvvati kamligi bilan bog‘lagan, lekin o‘shanda CERNning bosh direktori Luchano Mayani Standart model bashorat qilib aytgan w va z bozonlarning izlaridan tashqari "Xiggs bozoni izini ham ko‘rgandek bo‘ldik" deb axborot beradi. Bu so‘zlar o‘z-o‘zidan olimlarda yanada qiziqish uyg‘otadi hamda yangi, yanada quvvatli kollayderni qurishga ahd qilinadi. CERN 2020 yili quvvati bundan-da ulkanroq bo‘lgan kollayder ILC(International Linear Collider)ni qurishga hozirdan ahd qilib, bu ulkan loyihani o‘zining kelajak rejalariga kiritib qo‘ygan.

Mansurxon Toirov,fizika-matematika fanlari doktori, professor“Ma’rifat” gazetasidan olindi.