Хиггс жумбоғи қачон ечилади?

Резерфорд давридан бери микроолам физикаси бир масала устида бош қотириб келмоқда: иккита заррача бир-бири билан тўқнаштирилса, натижа қандай бўлади? Атом ядросигача етиб бориш учун миллионлаб электронволт энергия керак бўлса, материянинг кварк структураси пайдо бўлиши учун гигаэлектроволтлар талаб этилади. Тўқнаштириш учун эса Эйнштейн формуласи (Е=мc2)га мос келувчи ҳар қандай заррачани олиш мумкин. (Албатта, бунда сақланиш қонунларига риоя этиш шарт.) Уларнинг кўпчилиги тезда парчаланиб кетса ҳам, лекин парчаланиш излари бўйлаб биз унинг қандай содир бўлганини билиб олишимиз мумкин ҳамда назариянинг башоратларини текшириб кўриш имкониятига ҳам эга бўламиз. Айнан мана шу йўл билан 1967 йили электр кучисиз ўзаро таъсир назарияси доирасида башорат қилинган массаси 100 Гев бўлган бозонлар (кучсиз ўзаро таъсирни кўчирувчи заррачалар) 1983 йили топилган эди. Бугунги кунга келиб Стандарт модел назарияси башорат қилган барча элементар заррачалар ўз тасдиғини топди. Фақат Хиггс бозонигина ҳануз жумбоқ бўлиб турибди. Унинг топилиши бошқа заррачалар ўз массаларини қаэрдан олиши ҳодисасини тушунтириб берган бўлар эди. Айнан ушбу бозонни топиш СЕРНда қурилган ЛҲC Катта адрон коллайдерининг (КАК) асосий вазифаси ҳисобланади.

Американинг «Тайм» (Тиме) журнали 2008 йилги энг юксак илмий воқеалар рўйхатини эълон қилиб, бунда Катта адрон коллайдерининг ишга туширилиши барча илмий воқеалар ичида энг юксак воқеа сифатида тан олинди. Жаҳонда обрўли бўлган ушбу матбуот саҳифасида, «Яхши хабар шуки, Швейтсария – Франтсия чегарасида тебраниб турган элементар заррачаларнинг тезлаткичи оламни бузиб юбормади! Ёмон хабар шуки, усталик билан қурилган мураккаб бу ихтиро бузилиб қолди», деган шарҳни ҳам ўқиш мумкин эди. Журналда илмий воқеликдаги аҳамияти бўйича кейинги ўринларда Марс шимолий қутбининг ўрганилиши, биринчи сунъий ҳаёт шаклининг яратилиши ва Хитой космонавтларининг очиқ космосга чиқиши тилга олинган.

CEРН (ядровий изланишлар бўйича Европа ташкилоти) – юқори энергияли физика бўйича жаҳоннинг энг катта лабораторияси ҳисобланади. Уни ядровий изланишлар бўйича Европа маркази деб ҳам аташади. CEРН атамаси франтсузча Cонсеил Эуропеэн поур ла Речерче Нуcлеаире(Ядровий изланишлар бўйича Европа кенгаши) сўзларининг қисқартмасидан олинган.

СЕРН Швейтсария ҳамда Франтсия давлатлари чегарасида, Женева шаҳри яқинида жойлашган. СЕРНнинг майдони иккита асосий ҳамда бир нечта майда майдончалардан иборат. Биноларнинг катта комплекси ишчи идоралар, лабораториялар, ишлаб чиқариш бинолари, омборлар, конферентсиялар ўтказишга мўлжалланган заллар, яшаш учун бинолар, овқатланиш биноларини ўз ичига олади. Тезлатувчи комплекслар ер юзасида (эски Линас, ПС тезлаткичлари) ва 100 метр чуқурликда (анча замонавий СПС, ЛҲC тезлаткичлари) жойлашган. Ҳудуднинг асосий майдони Швейтсариянинг Мейран(Мейрин) шаҳарчаси ҳисобланади. Иккинчи асосий майдон франтсуз шаҳарчаси Превестан-Моэн (Превессин-Моэнс) яқинида жойлашган. Нисбатан майда майдончалар тезлаткич ЛEР учун қурилган ерости ҳалқаси атрофида
тарқоқ ҳолда жойлашган.

СЕРНни тузиш бўйича дастлабки битим 1953 йилнинг 29 июн – 1 июл кунлари 12 Европа давлати томонидан Парижда имзоланган. Ташкилот 1954 йилнинг 29 центябрида тузилган. Ҳозирги пайтга келиб аъзо давлатлар сони 20тага етган. Ташкилотда айрим давлатлар ва халқаро ташкилотлар кузатувчи мақомига эга. СЕРНда доимий равишда 2500 одам фаолият кўрсатади. Бундан ташқари, 85 мамлакатнинг 580 университет ва институтларидан 8000 га яқин физиклар ва инженерлар СЕРНнинг халқаро тажрибаларида иштирок этади. Ушбу ташкилот иштирокчи-давлатларининг 2008 йил учун бир йиллик маблағ харажатлари 1075,863 миллион Швейтсария франкини(990 миллион АҚШ долларига яқин) ташкил қилган.

Урушдан кейинги муаммоларни бартараф этишда халқаро ташкилотларнинг эришган муваффақиятларидан сўнг Европанинг атоқли физиклари бундай ташкилот физикавий тажрибаларни ўтказиш учун зарур, деган хулосага келишди. Булар орасида франтсиялик Раул Дотри, Пер Оже, Лев Коварски, италиялик Эдуардо Амалди ва даниялик Нилс Бор бўлган. Бундай ташкилот Европа олимларини бирлаштиришдан ташқари юқори энергияли физикавий тажрибалар учун ортиб бораётган сарф-харажатларни иштирокчи-давлатлар ўртасида тақсимлашни ҳам назарда тутган. Луи де Бройл расмий равишда Европа Маданий Конферентсиясида Европа лабораториясини (Лозанна, Швейтсария, 1949) ташкил қилишни таклиф қилган.

Кейинги кучли турткини америкалик олим Исидор Раби 1950 йилнинг июн ойида Флорентсия(Италия)да ўтган ЮНЕСКОнинг бешинчи умумий конферентсиясида берган. Бунда у халқаро илмий алоқаларни кучайтириш учун ҳудудий изланиш лабораторияларини яратишга ёрдам бериш ва қўллаш ҳақидаги масалани кўтариб чиқди. ЮНЕСКОнинг 1951 йил декабрда Парижда бўлиб ўтган ҳукуматлараро учрашувида ядровий изланишлар бўйича Европа Кенгашини тузиш бўйича қарор қабул қилинади. Орадан икки ой ўтиб 11 давлат вақтинчалик Кенгаш тузиш ҳақидаги келишувга имзо чекади. Ўшанда биринчи бора СЕРН номи пайдо бўлади. 1952 йилнинг октябрида бўлиб ўтган вақтинчалик Кенгашнинг учинчи сессиясида Женева (Швейтсария) бўлажак лаборатория жойлаштириладиган маскан қилиб танланади. 1953 йилнинг июнида Женевада референдум бўлиб ўтади ва унда овоз берувчиларнинг 2/3 қисми илмий марказнинг жойлашишига розиликларини беришади. Кенгаш Конвентсияси 12 иштирокчи-давлат томонидан бирин-кетин имзоланади. 1954 йилнинг 29 центябрида келишув ҳужжатини Франтсия ва Германия имзолайди. Шундай қилиб ядровий изланишлар бўйича Европа ташкилоти пайдо бўлади. Кенгаш тарқайди, лекин Франтсиянинг СЕРН номи сақланиб қолади.

Ташкилотнинг раҳбарий кенгаши иштирокчи-давлат вакилларидан иборат бўлиб, ҳар бир давлат иккитадан вакилга эга: улардан бири ҳукуматни ифодаласа, бошқаси илмий жамиятнинг вакили ҳисобланади. Кенгаш олимларнинг хоҳиши ва давлатларнинг молиявий имкониятларини мувофиқлаштириб боради.

СЕРНнинг асосий мақсади фан билан шуғулланиб, табиатнинг фундаментал масалаларини ўрганишдир. Модда нима? У қаэрдан пайдо бўлган? Қандай қилиб у юлдуз, планета ва тирик мавжудот кўринишидаги мураккаб борлиққа бирлашади? Ташкилот шу каби саволларга жавоб излайди. Унинг яна бир муҳим масаласи келажак технологиясини ривожлантиришдир. Бунда материалшунослик ва электр таъминотидан тортиб, информатика ва глобал ҳисоблашларгача бўлган мавзуларда илмий изланишлар олиб борилади.

Инсон организми ичига «мўралаш» ҳамда у ерда нима муаммолар борлигини аниқлаш имконини берувчи замонавий компютер томографлари ядро физикаси эришган ютуқ натижасидир. Бу билан ингичка сизувчи дасталар шакллантирилиб, кўзга кўринмас нурларни регистратсия қилиш имконигина туғилмасдан, балки рентген нурларининг ютилишини, яъни одам ички органи тузилишининг манзарасини ҳам тиклаш мумкин. Ҳозирда доктор ҳамда биологларнинг қўлида нодир ташхис қурилмалари – ядро-магнит резонанслар(ЯРМ), спирал компютер томографияси(КТ), бир фотонли томография(ОФEКТ) ва позитрон эмиссияли томографиялар(ПEТ) мавжуд. Ушбу нурланиш детекторларини ва компютер таҳлилини берувчи технологияларни яхшилаш борасидаги ютуқлар амалий физиканинг хизмати натижасидир. Диагностика жамоа ишига айланди. Ҳакимлар, физиклар, инженерлар ва дастурчилар ўзаро ҳамкорликда ишлаб, инсон организмида қандай жараён кетаётгани ҳақида жарроҳликни қўлламасдан аниқ тасаввурга эга бўлишмоқда.

Албатта, бу ютуқлар осонликча қўлга киритилган эмас. Бугунги мураккаб дастгоҳларнинг бунёд бўлишида бир неча авлод олимларининг хизмати бор. Эрнст Орланд Лоуренс 1932 йили Берклида тсиклотрон тезлаткични қурган ва у биринчи навбатда микрооламни ўрганиш учун эмас, балки изотоплар ва нейтрон дасталарини ишлаб чиқиш учун қўлланилган. Лоуренснинг онаси 1938 йили тсиклотронда олинган нейтронлар ёрдамида онкологик касалини даволатган биринчи бемор бўлган.

Нега замонавий тезлаткичлар ўта катта ўлчамларга эга бўлади? Жавоб оддий: заррачалар тезланиш берувчи импулсни кўп маротаба олиши ва доимо ўзининг кинетик энергиясига бир неча мегаэлектрон-волтдан қўшиб бориши натижасида заррача космосга учиб кетмаслиги учун уларни магнит майдон ёрдамида худди топшириқ берилгани каби айлана бўйлаб оғдириб бориш лозим. Магнит майдонининг максимал катталиги зарур энергияни олиш учун керак бўлган тезлаткич ҳалқасининг радиусини белгилайди.

Қуввватли тезлаткичларни кичкина, ихчам қилиш мумкин эмаслигининг яна бир сабаби синхрон нурланишдир. Зарядланган заррачалар айлана бўйлаб ҳаракатланиши давомида нурланади. Бу қуйидаги тарзда содир бўлади: орбита қанчалик кичкина бўлса ва заррачанинг тезлиги қанчалик ёруғлик тезлигига яқин бўлса, нурланиш шунчалик кучли бўлади. Натижада, рентген нурланишининг максимумига ҳамда тезлатишнинг минимумига эришилади.

Физика фанидаги кашфиётлардан ташқари, СЕРН Жаҳон тўри гипертекст дастури орқали ҳам машҳур бўлди.
Инглиз ва белгиялик олимлар Тим Бернерс-Ли ва Роберт Каё 1989 йили ЛEП коллайдерида ўтказилаётган катта тадқиқотлар бўйича изланувчилар ўртасида ахборот алмашувини енгиллаштириш учун глобал гипертекс дастурини таклиф этишади. Бошида лойиҳа СЕРН ичидаги тармоқларда фойдаланилди. СЕРНда биринчи веб-сайт 1991 йили пайдо бўлади. Лекин ўтган асрнинг 90-йиллари бошларида тафсилотли рўйхатлар УРЛ, ҲТТП и ҲТМЛ интернетнинг бошқа тармоқларида ҳам қўлланила бошланди ҳамда Жаҳон тўри ҳақиқатда оламга ёйилади. 1993 йилнинг 30 апрелида СЕРН Жаҳон тўри барча фойдаланувчилар учун эркин бўлади, деб эълон қилди. Жаҳон тўри яратилгунча ҳам 80-йилнинг бошларида СЕРН Европада интернет технологиясидан фойдаланишда биринчи бўлган. 90-йилнинг охирларида ушбу ташкилот янги компютер алоқа технологияси «Грид»нинг тараққиёт марказига айланди. СЕРН Европа космик агентлигини ва Европанинг миллий-илмий ташкилотларини ўзига ҳамкор қилиб олиб, ўз раҳбарлигида тизим алоқалари – ДатаГРИДнинг йирик сегментини яратмоқда. Ҳозирги пайтда СЕРН йирик Грид-дастур ЭГEЭ (Энаблинг Гридс фор Э-сcиэнcе)га киради ва шу билан бирга ўзининг хусусий Грид-хизматини ҳам ривожлантирмоқда. Бу билан ЛҲC Cомпутинг Грид коллайдер билан боғланган махсус бўлим шуғулланади. СЕРН Швейтсариядаги CИЭП(CEРН Интернет Эхчанге Поинт) интернет трафик алмашувининг икки пунктидан биридир.

Яқинда хакерлар гуруҳи Катта адрон коллайдерини бошқариб турган компютер тизимини бузишга эришгани ҳақида «Тҳе Даилй Телеграпҳ» хабар берди. Умуман олганда, хакерлар дастурга жиддий шикаст етказа олишмаган. Cмсмон.cерн.ч сайтига хакерлар юнон тилида «ГСТ: Греэк Сеcуритй Теам» дея номланган сўзларни жойлаштиришган. Бундан ташқари, хакерлар СЕРН файлларидан бирини шикастлашган. Ҳозирги пайтда смсмон.cерн.ч сайтига кириб бўлмайди.

Хакерлар кирмоқчи бўлган CМСМОН тизими КАКда элементар заррачалар тўқнашиши мобайнидаги натижаларни кузатиб бориш учун қурилган компакт муон соленоид (Cомпаcт Муон Соленоид, CМС)нинг ишини назорат қилади. СЕРН олимлари хакерлар ҳужумидан хавотирга тушиб қолишган, чунки уларнинг CМСни бошқариб турувчи компютер тизимига кириб боришига «бир қадам»гина қолган. Мутахассисларнинг фикрича, агар хакерлар иккинчи даражали компютер тизимини «синдиришга» эришганида эди, улар CМС фаолиятини қисман бузиб юборишлари мумкин бўлар эди. «Тҳе Тимес» берган ахборотга кўра, хакерларнинг CМСМОНга етиб боришларига сабаб ташкилот хавфсизлигидаги заифликдир. Ҳозирги пайтда 2008 йилнинг центябридаги синовда юз берган бузилиш оқибатларини тиклаш ва бошқа заиф томонлари бор-йўқлигини яна бир бор текшириб, уларни мустаҳкамлаш ишлари кетмоқда. 2009 йилнинг баҳорига мўлжалланган тажрибалар шу муносабат билан 2009 йилнинг кузига қолдирилган. Катта адрон коллайдери яқин орада ўзининг асосий вазифаси устида ишлашга тўлақонли қайтиб, олимлар бошини қотириб келаётган Хиггс жумбоғига жавоб топилади, деб умид қиламиз.

Мансурхон Тоиров,
физика-математика фанлари доктори, профессор
“Маърифат” газетасидан олинди.