Pred natanko desetletjem so iz raziskovalnega središča CERN v bližini Ženeve sporočili, da so se dokopali do enega največjih prebojev v fiziki sodobnega časa. Odkriti Higgsov bozon je bil edini še manjkajoči košček standardnega modela fizike osnovnih delcev. Veliki hadronski trkalnik, gigantska naprava dolžine ljubljanske obvoznice, je po skoraj štirih letih delovanja upravičil pričakovanja in potrdil, kar so fiziki predvidevali skoraj pet desetletij.

Zamisel o tako imenovanem Higgsovem polju se je leta 1964 porodila britanskemu fiziku Petru Higgsu. Sprva obrobna teorija je z leti prerastla v ključen steber pri razlagi strukture vesolja, a manjkala je eksperimentalna potrditev. To smo dobili julija 2012, leto dni pozneje pa je sledila še Nobelova nagrada pionirjema Petru Higgsu in Francoisu Englertu. Kako je ideja prerastla v odkritje, kakšno okno v novo fiziko je prinesla in kaj bi lahko prinesla prihodnost, v svoji čisto sveže izdani knjigi Elusive opisuje britanski fizik Frank Close, sicer avtor številnih poljudnoznanstvenih uspešnic. Ta konec tedna smo se z njim pogovarjali ob pomoči platforme Zoom.

4. julija mineva natanko deset let od odkritja Higgsovega bozona, ki so ga poimenovali po slovitem britanskem fiziku Petru Higgsu. Najbrž ni naključje, da ste prav v tem času izdali zelo berljivo pripoved o neverjetnem potovanju fizike na tem področju v zadnjega pol stoletja?
Veliki hadronski trkalnik v Ženevi so vzpostavili za več nalog, v zavesti javnosti pa je bilo daleč največ pozornosti namenjene prav odkritju tega delca. Petra Higgsa poznam že vsaj trideset let, sva tudi prijatelja. Pred dvajsetimi leti, ko so nastajali načrti za vzpostavitev trkalnika, so si tudi na Otoku zadali nalogo, da pridobijo kar se da široko podporo javnosti za ta projekt, šlo je namreč za izjemno drago napravo … Ker je Higgs Britanec, se je kampanja osredinila prav nanj, saj se ljudje raje poistovetijo z junaki kot idejami. A težava je, da je Higgs kljub svoji izjemni akademski in profesorski karieri precej slabo naklonjen javnemu nastopanju. Privolil je le v vodene intervjuje z ljudmi, ki so mu znani. Najino poznanstvo se je tako spočetka vrtelo okrog številnih javnih intervjujev, v katerih sem ga gostil kot voditelj in postopno spoznaval, kako se mi pred očmi pravzaprav odvija zgodovina. Vse bolj sem ga čutil kot človeka, slutil sem njegovo notranjo nestrpnost, ko desetletja po svoji izvorni hipotezi čaka na njeno empirično potrditev. Z julijem 2012 je pristal pod zaslepljujočimi medijskimi žarometi, to pa mu – tihemu in zadržanemu, kot je – ni ustrezalo. To je pripeljalo celo tako daleč, da je oktobra naslednjega leta, ko so ga v Stockholmu razglasili za prejemnika Nobelove nagrade za fiziko skupaj s Francoisem Englertom, preprosto izginil iz svoje hiše v Edinburgu. Zgodba o njem in osnovnem delcu, ki se imenuje po njem, vse doslej še ni bila napisana in pomislil sem, da bi bila 10. obletnica odlična priložnost, da se objavi.

Peter Higgs je Nobelovo nagrado leta 2013 prejel za idejo o tako imenovanem Higgsovem polju, ki vsemu, kar obstaja, daje maso, če povzamem zelo površno. Idejo o tem je objavil že leta 1964, napisal jo je v vsega nekaj tednih, vse drugo pa je zgodovina. Za kakšno eksotično, novo, prebojno idejo je šlo, če imava pred očmi tiste čase?
Mislim, da se tedaj nihče – ne on ne kdor koli drug – ni zavedal, k čemu bo vodila ta ideja. Poleti 1964 je preprosto izpeljal idejo, nekakšen matematični trik, ki je odpravil tedanjo blokado v teoretični fiziki. Kot stranski produkt te ideje je sledilo spoznanje, da ta »trik« daje tudi maso fotonom, nosilcem elektromagnetnega sevanja. Vse to je matematično zelo zanimivo, a fotoni so večino časa brez mase. Njegovo idejo so tedaj imeli za zanimivo rešitev s še zanimivejšo posledico. In to je bilo to. Počakati je bilo treba do leta 1971, ko sta tedaj študent Gerard 't Hooft in njegov mentor Tini Veltman Higgsov idejo uporabila za dokaz, da je mogoče pod skupno teorijo združiti elektromagnetizem in šibko silo radioaktivnosti. In v tistem trenutku se je rodilo sodobno navdušenje nad Higgsovim dosežkom, ki se je le še okrepilo v 80. letih. Leta 1983 namreč avtorja Carlo Rubbia in Simon van der Meer v Cernu odkrijeta tako imenovane bozone W in Z, ki so kvanti šibke jedrske sile. Ti osnovni delci imajo zelo veliko maso in prav Higgsov matematični trik je pojasnil, od kod jim tolikšna masa. S tem je Higgs pritegnil tudi fizike, ne le matematike, ki so dobili potrditev, da narava deluje po tem principu. Razvoj dogodkov je v letih, ki so sledila, pripeljal do spoznanja, da mora obstajati tudi poseben delec, ki se ga je sčasoma oprijelo ime Higgsov bozon. Skratka, Higgsovo odkritje je pomenilo, da je vse, kar obstaja, potopljeno v nekaj, čemur pravimo Higgsovo polje. To si lahko predstavljate s tole analogijo: Podobno kot lahko iz elektromagnetnega polja ustvarite na milijone fotonov, če mu dodaste energijo, lahko izvabite Higgsove bozone iz Higgsovega polja. Edina razlika je, da za nastanek milijonov fotonov potrebujete le vžigalico, za nastanek enega Higgsovega bozona pa je potreben Veliki hadronski trkalnik. Ta ideja je v 80. letih prejšnjega stoletja močno prehitevala razvoj tehnologije, počakati je bilo treba še kakih dvajset let, da jim je uspelo postaviti trkalnik in v poznejših letih tudi potrditi Higgsovo hipotezo. Ironično pa je, da Higgs vse od izpeljave svoje ideje naprej ni storil ničesar več, vse preostalo delo v zvezi s potrditvijo Higgsovega polja in osnovnega delca, ki ga nakazuje, so opravili drugi. Pravzaprav je bil izmuzljiv, prav tako kot je izmuzljiv delec, ki ima ime po njem. In od tod tudi naslov moji knjigi.

Pa je Higgs ves ta čas ohranil zaupanje? Je kdaj podvomil, da bi se utegnil v svojih hipotezi zmotiti?
Ne, sam je večkrat poudaril, da ni nikoli podvomil o njej. Matematična osnova njegove ideje je bila neizpodbitna, vprašanje pa je bilo, ali je narava uporabljala te vrste matematiko. Samo odkritje bozona je ponudilo jasen dokaz za to. Kot sem že omenil, je bila fizikalna skupnost od 80. let naprej precej enotna, da narava bere enačbe, ki jih je sprevidel Higgs. Vse do konca pa nismo vedeli, na kaj bomo naleteli ob pomoči eksperimentov v Cernu. In v tem se skriva veličina odkritja, ki so ga objavili pred natanko desetimi leti. Ne le da je teorija v ozadju pravilna, ampak tudi da se natančno po njej ravna tudi narava.

Zanimivo je, da se je Higgs zapletel v spor s še enim velikanom fizike, Stephenom Hawkingom, ki naj bi celo stavil, da te vrste bozon ne obstaja.
Hawking je bil že od nekdaj mojster pri ustvarjanju velike publicitete, prav zato je v javnosti močno odmevala njegova drzna trditev, da Higgsov bozon ne obstaja, za to je ob neki priložnosti celo stavil sto dolarjev. In jih pozneje seveda izgubil. Hawkingovi pogledi so sicer ves ta čas bolj pritegnili predvsem medije kot pa resno raziskovalno skupnost. Mislim, da je Higgs ob tem zatrdil nekaj takega: »Steven Hawking ve o fiziki osnovnih delcev manj, kot misli, da ve.«

Kako pa je bilo na dan razglasitve odkritja Higgsovega bozona, torej 4. julija 2012? Kakšna čustva so tedaj spreletavala Higgsa? Zanimivo je, da so ga na razglasitev povabili šele tik pred zdajci in da na sami novinarski konferenci takoj po razglasitvi ni želel dajati izjav.
Z njim sem bil teden dni pred razglasitvijo, skupaj sva se udeležila poletne šole na Siciliji. Vsako leto tisti čas so v Cernu pripravili letno poročilo pred pomembnimi znanstvenimi konferencami na tem področju. Veliko špekulacij je bilo, ali jim je tisto leto uspelo, a nihče ni natančno vedel. Potem pa je Peter, kot ste omenili, prejel telefonski klic. Iz Ženeve ga je poklical legendarni znanstvenik pri Cernu John Ellis in ga povabil, naj se dogodka tisto leto udeleži, sicer bi utegnil to obžalovati. Kot vemo, sta v iskanju Higgsovega bozona neodvisno druga od druge v Cernu delovali dve skupini, vsaka na svojem detektorju, ob tem pa raziskovalci niso vedeli za rezultate drug drugega. Zanje je vedel le tedanji generalni direktor Rolf-Dieter Heuer, ki pa je tedaj na predstavitev poročila povabil tudi vse svoje predhodnike na čelu institucije. In to je bil jasen znak, da bo šlo za nekaj velikega.

Jutro na dan razglasitve je bil pogled na prostor pred avditorijem nekaj najneverjetnejšega. Pred njim je kar na tleh noč prebilo na desetine ljudi, vse skupaj je bolj spominjalo na rokovski koncert kot strokovni fizikalni dogodek. Sama razglasitev je bila izjemno čustvena; nekaj, o čemer smo lahko več desetletij le sumili, se je izkazalo za resnično. Zame osebno je bil ta trenutek prestop v novo znanstveno dobo. Dobili smo novo potrditev tega, kako narava deluje, in to znanje bo odslej ostalo z nami za večno. Po razglasitvi se je bilo treba pomakniti v sosednji prostor, kjer je potekala novinarska konferenca, ob tem so mediji Petru Higgsu dobesedno postavili zasedo. Situacijo mi je opisal kot precej zastrašujočo in utesnjujočo. Na konferenci ni rekel niti besede, dokler ga ni izzval eden izmed novinarjev, ki ga je dobesedno prosil za kakršno koli izjavo. In jo je tudi dobil. Higgs je odgovoril le: »Danes je dan za eksperimentalne znanstvenike, ki so zgradili ta stroj, ne zame, da bi to komentiral.« Direktor Heuer se je ob tem pošalil, da so mediji vendarle dobili nekakšno izjavo.

Veliki hadronski trkalnik so po petnajstih letih graditve zagnali septembra leta 2008. To je bila neverjetna tehnološka zver pod Ženevo, dolga toliko kot obvoznica okoli našega glavnega mest, njegov zagon je tedaj po televiziji in radiu spremljala več kot milijarda ljudi. Kako velik tehnološki preboj je bil zagon trkalnika?
Eksperimentalna potrditev Higgsove hipoteze je potrebovala povsem nov in napreden tip trkalnika z vgrajenimi superprevodnimi magneti; hadronski trkalnik v Ženevi je največji ultrahladen objekt na planetu, ki hkrati izvaja najbolj vročo fiziko. In to dobesedno. Zaradi zapletenosti njegove zgradbe je bilo vse do obdobja 2000–2005 nejasno, ali bo trkalnik sploh deloval. Zagotovo je torej izreden uspeh sodobne tehnologije.
Odkritje Higgsovega bozona, tega manjkajočega delca v sestavljanki osnovnih delcev, potrjuje, da standardni model drži, da delčki te sestavljanke v resnici spadajo skupaj in se ujemajo. Naj vam to prikažem z analogijo. Vse do tedaj odkrite osnovne delce si lahko predstavljamo kot igralce pri neki gledališki igri, Higgsov bozon pa je tisti, ki nam pokaže, kako je postavljen celoten prostor te igre, od njega je odvisna scena na odru. Začetna ideja je bila, da smo vsi potopljeni v neko čudno snov, ki ji fizika pravi Higgsovo polje. Odkritje bozona potrjuje, da to polje v resnici obstaja. Toda ali so Higgsovi bozoni prisotni ves čas okoli nas? Ne. Da jih lahko ustvarite, potrebujete izjemno vročino. V trilijoninki sekunde po velikem poku je bilo tako neznansko vroče, da so se Higgsovi bozoni rojevali ves čas, potem pa se je začelo vesolje ohlajati, ti delci pa so se umirili in se razvrstili v nekakšno unificirano ozadje. In vse odtlej je tako, torej zadnjih 13,8 milijarde let.

Leta 2012 jim je v Cernu uspelo poustvariti trenutek skoraj takoj po velikem poku, ko so na zelo majhnem prostoru ustvarili izjemno visoko temperaturo, pri tem pa se je izcimil ta težko pričakovani osnovni delec. Zdaj vemo, koliko energije potrebuje za svoj nastanek, še vedno pa ne vemo, kako se bozoni zgoščajo skupaj, da ustvarijo Higgsovo polje. Tukaj lahko spet postrežem z analogijo: Tako kot ribe potrebujejo vodo za svoj obstanek, mi potrebujemo Higgsovo polje. Zdaj pa se je zgodilo, da je neka zelo pametna riba odkrila eno samo molekulo H2O, ki je dokaz, da voda obstaja. Še vedno pa ribe ne vedo, kako nastajajo oceani, to odkritje pa bo ključno. Več o tem, kako je zgrajeno Higgsovo polje, bomo po mojem najverjetneje začeli odkrivati v prihodnjih letih. V Cernu bodo lahko namreč zdaj, ko se bo trkalnik po daljšem obdobju prenove spet zagnal, ustvarili žarke s še večjo inteziteto. Pri tem utegneta nastati dva bozona, ne le eden. Iz njune interakcije pa bi lahko več sklepali o nastanku Higgsovega polja.

Kakšno je Higgsovo stališče do naslednikov LHC-ja? Podpira te raziskave in zgraditev novih trkalnikov?
Tega ne vem. Mi je pa pred približno desetletjem omenil, da mu je bilo vedno malce nelagodno ob pretiranem poudarjanju javnosti, da naj bi bil LHC zgrajen le za to, da odkrijejo Higgsov bozon. Potem ko so odkrili ta delec, bi lahko ljudje preprosto rekli: Dobro, zdaj pa lahko napravo ugasnete. V resnici pa je bil trkalnik zgrajen za to, da poustvari tisto prvo trilijoninko sekunde po velikem poku, odkritje Higgsovega bozona je le del celotne sestavljanke.

Kakšne pa so napovedi? Bi lahko bilo naslednje veliko odkritje potrditev temne snovi? Bi lahko kaj takega dosegli še v 21. stoletju?
Lahko bi, a ne vem, ali tudi bodo. Samo narava ve, kako stvari stojijo. Obstoj temne snovi je vsekakor zelo verjeten. Nihče pa ne ve, kako daleč bo treba, da se dokopljemo do dokaza o njej. Velika razlika med časi danes in tistimi pred štiridesetimi leti je, da smo pred štiridesetimi leti približno vedeli, kako daleč bo treba, da odkrijemo Higgsov bozon, danes pa nimamo občutka, kako daleč bomo morali potovati, da bomo storili nov epohalen preboj. Morda nam lahko z novimi namigi pomaga zelo natančen študij vedenja in delovanja Higgsovih bozonov. Naj vam znova postrežem z analogijo: Ko je pred stoletjem fizik Ernest Rutherford odkril jedro atoma, je vedel le, da je v središču atoma velikanski pozitiven električen naboj, šele dve ali tri desetletja pozneje so odkrili, da se tam notri skrivajo nevtroni in protoni, ki se jih da celo manipulirati. Lahko bi rekli, da smo danes pri poznavanju Higgsovega polja nekje tam, kjer je bil Rutherford pred stotimi leti. Sumim, da Higgsovo polje skriva še veliko neznank, o katerih se nam za zdaj niti sanja ne. Velika uganka na primer je, zakaj imajo stvari tako maso, kot jo imajo. Ne verjamem, da gre le za Higgsovo polje, ampak da se mora v ozadju skrivati še kaj. Če bi se mi svitalo, kaj, bi o tem zagotovo napisal naslednji članek.

Kako pa je Peter Higgs danes? Imeti mora že nekaj več kot devetdeset let? Še vedno domuje v delu starinske stavbe v Edinburgu, do katerega vodi veliko stopnic?
Da, Peter Higgs ima triindevetdeset let. Ko je prejel Nobelovo nagrado, jih je imel štiriinosemdeset. In ko smo že pri številkah, je zanimiva igra številk, da do njegovega doma vodi štiriinosemdeset stopnic. Živi namreč v delu Edinburga, ki se mu reče New Town in je pod Unescovo zaščito, prav zato v stavbi niso smeli postaviti dvigala. In tako še danes vsak dan z vse večjim naporom premaguje teh štiriinosemdeset stopnic.

Čisto za konec omeniva Higgsovo biografsko podrobnost, ki jo mimogrede navedete v knjigi, zanimiva pa je za nas, Slovence. Leta 1963 je letoval v Dubrovniku …
Da, in to niso bile kar nekakšne počitnice, ampak medeni tedni. Ob tem se spomnim, da sta se na medene tedne odpravila, preden sta se poročila. In pravzaprav nama je s Higgsom Dubrovnik skupen. Tudi sam sem bil tam pred mnogimi leti na počitnicah. Zares lep kraj!

Za sabo imate že celo serijo poljudnoznanstvenih knjig, v katerih se posvečate fiziki osnovnih delcev, antimateriji, supersimetriji in tako naprej, zelo zanimive so tudi vaše zgodovinske knjige, med njimi najbolj odmeva zgodba o Brunu Pontecorvu. Čemu pa se posvečate zdaj?
Med epidemijo sem pisal eseje o – tako jih imenujem – sedmih srečnih številih. Gre za eseje, ki se poglabljajo v cela števila, iracionalne ulomke, imaginarno enoto 'i', število pi, imaginarna števila, število nič in neskončno. V nadaljevanju pa me zanima tako imenovani 'uničevalec svetov'. Gre za izraz, ki ga je prosto po Bhagavadgiti uporabil eden izmed očetov atomske bombe Robert Oppenheimer, potem ko si je ogledal operacijo Trinity, prvo detonacijo atomskega orožja julija 1945. Zanima me zgodba jedrske energije, torej to, kako sta neverjetna vnema in znanje toliko fizikov iz toliko različnih držav na koncu pripeljala do iznajdbe atomskega orožja. Nekaj, kar je sprva delovalo kot obetavna pot v prihodnost, je postalo nekaj najzloglasnejšega. Ironično pa je, da nas lahko danes prav jedrska energija reši pred veliko hujšim 'uničevalcem svetov', ki je nad nas priklical vse izrazitejše podnebne spremembe.