Euroopa tuumauuringute keskuses (CERN) on osakestefüüsikute töörühma juhtiva akadeemiku Martti Raidali kaastööliseks olnud ka noor füüsik Joosep Pata. Nad on üheskoos osalenud Higgsi bosoni avastamiseni viinud eksperimentides. Martti Raidal nõustus Sirbile rääkima nii Higgsi bosoni saamisloost kui ka Joosep Patale antud alternatiivsest Nobeli auhinnast – Milneri preemiast.
Selle aasta Nobeli füüsikaauhinna said François Englert Belgiast ja Peter Higgs Suurbritanniast Higgsi bosoni kirjeldamise ja ennustamise eest. Kuidas ja miks just need kaks tegelast?
Martti Raidal: Higgsi bosoni ajalugu on järgmine. Ameerika teadlane Anderson, kes ka ise on saanud Nobeli auhinna tahkisefüüsika eest, esines Euroopas, vist Kopenhaagenis 1960ndate alguses toimunud konverentsil, kus ta käis välja mõtte, et kui ülijuhi teooria muuta relativistlikuks, siis saaks seda kasutada elektronõrga sümmeetria rikkumiseks. Nimelt oli teada, et osakestevahelise nõrga vastasmõju kandjad on massiivsed footonisarnased bosonid (n-ö raske valgus). Samal ajal sümmeetriad, mis nõrka vastasmõju kirjeldavad, keelavad sellistel osakestel massi olemasolu. Loogiline lahendus oleks sümmeetriate rikkumine, aga teooria, kuidas ja mis tingimustel see on võimalik, oli tol ajal puudu.
Pärast konverentsi hakkas probleemiga sõltumatult tegelema kolm rühma. Kuigi nad olid idee saanud kõik samal ajal samas kohas Andersonilt, töötasid nad eraldi. Esimesena said artikli valmis Englert ja Brout Brüsselist. Umbes kuu aega hiljem avaldas oma artikli Peter Higgs Edinburghist. Pisut hiljem tegi seda Kibble’i rühm Londonist. Sisuliselt olid kõik kolm rühma lahendanud probleemi ühel ajal. Peter Higgsi artikkel erineb esimesest, Englerti ja Brouti omast, selle poolest, et seal ennustatakse, et sümmeetria rikkumise protsessis jääb järele üks füüsikaline osake. Hiljem hakati seda nimetama Higgsi bosoniks. Legendi järgi oli seda tegelikult märganud Higgsi artikli avaldamiseelne arvustaja, kes väidetavalt oli nobelist Yoichiro Nambu. Nimelt on seda laadi bosonite olemasolu Nambu enda kõige suurem teadussaavutus. Higgsi boson ei ole muud kui Nambu boson kalibratsioonisümmeetrilistes teooriates. Seega oli Higgsil õnne, et tema artiklit eelhinnanud Nambu tema pakutud sümmeetria rikkumise mehhanismist aru sai ja Higgsi bosoni olemasolu märkas.
Nimetatud kolme sõltumatu artikli autoreid on tegelikult kokku kuus, sest viimasel artiklil on lisaks Kibble’ile veel kaks kaasautorit. Paraku saab Nobeli auhind minna kõige rohkem kolmele teadlasele. Seetõttu andis Nobeli komitee auhinna vaid kahe esimese artikli autoritele (Brout on juba surnud). Samuti on selge, et Higgsi mehhanismi leidsid need kolm rühma sõltumatult. Seepärast on selline otsus mõneti kahetsusväärne, ometi kooskõlas Alfred Nobeli tahtega.
Kas on paratamatu, et Nobeli auhinnast on saanud vanade teadusest lahkujate tänupreemia tehtu eest, või ongi teaduse iseloom selline, et ennustuse või avastuse suurust saab alles inimpõlve võrra tagasi vaadates hinnata?
Alfred Nobeli soov oli, et auhind on noorte teadlaste preemia, mis võimaldab neil oma teadust teha. Praeguseks on sellest saanud maailma kõige mainekam elutööpreemia. Kahtlemata on selle põhjuseks suur konkurents. Maailmateadus on paisunud nii suureks, et parimaid välja tuua on väga raske. Siiski on Nobeli komitee suutnud säilitada ühe standardi: seda võivad saada vaid need, kelle tulemused on eksperimentaalselt tõestatud. See ongi võti, mis on teinud Nobelist maailma prestiižseima preemia.
Kuigi viimasel ajal on näha, et Nobeli komitee on hakanud auhinda andma ka noortele teadlastele, näiteks grafeeni avastamise ja supernoovade vaatluste eest, mis näitavad universumi kiirenevat paisumist, siis eksperimentaalse tõestuse olemasolust peetakse endiselt kinni. Seega poleks Englert ja Higgs võinud preemiat varem saada, sest teooria otsene kinnitus Higgsi bosoni näol puudus. Selle tegi alles võimalikuks Higgsi bosoni avastamine suure osakestepõrgati (LHC) kaasabil. Seega antud juhul oli viivitamine õigustatud. Seda suurem sisuline roll on selle Nobeli määramisel LHC eksperimentidel CMS ja ATLAS ja neis töötavatel füüsikutel.
Ka CERNi Higgsi bosoni avastamisega tegelnud teoreetikute ja eksperimentaatorite töörühm sai ühe auhinna, n-ö uue aja Nobeli. Räägi sellest lähemalt!
Nobeli auhind ei ole ainus rahvusvaheline teaduspreemia. Hiljuti asutas nüüd USAs elav vene miljardär Milner omanimelise auhinna, mille summad on oluliselt suuremad Nobeli summadest. Ilmselgelt loodi Milneri auhind võistlema Nobeliga. Kas see nii ka läheb, näitab aeg, kuid praegu suhtutakse uude preemiasse nii. Rõhutamaks CMSi ja ATLASe eksperimentide tähtsust Higgsi bosoni avastamisel andis Milneri komitee preemia just neile kahele eksperimendile.
Mis sai 2012. aastal CERNi töörühmadele, kes CMSi ja ATLASe eksperimendis töötasid, annetatud Milneri preemiast?
Kuna see anti kollektiivile, siis otsustas CMSi eksperimendi kollektiiv, et loob saadud rahast fundamentaalfüüsika fondi, mille eesmärk on toetada eriti silmapaistvaid noori teadlasi. Seda preemiat antakse võistluse korras eelnevate tulemuste eest, kuid eesmärk on toetada CERNis ühe aasta jooksul noore teadlase konkreetset tööplaani. Seega sisult midagi sarnast Alfred Nobeli mõtetega.
Esimene neist fundamentaalfüüsika preemiatest anti välja selle nädala esmaspäeval, 9. detsembril. Sellele kandideeris 51 noort füüsikut 19 maalt. Preemia sai TÜ tudeng Joosep Pata.
Joosep Pata on olnud CERNis ju sinu töörühma liige. Kas stipendium läks õige kasutaja kätte?
Preemia määranud komitee täpsed mõtted pole teada, aga ilmselt avaldas neile kõige rohkem muljet, et kuigi Joosep ei ole veel isegi doktorant, on ta võimeline töötama CMSi andmeanalüüsi kallal nagu kogenud PhD. Ta on ennast näidanud väga heast küljest ja teinud seda teistest kiiremini. Lisaks CMSi tööle teeb Joosep veel uurimistööd oma juhendaja Alessandro Strumiaga teoreetilise füüsika vallas.
Praegu uurivad and universumi tumeaine annihilatsioone Päikese keskmes ja sellega seotud neutriinovooge. Seega on Joosepil peale eksperimentaaltöö ka artiklid teoreetilises füüsikas ja astroosakeste füüsikas. Minu arust on CMSi fundamentaalfüüsika preemia komitee teinud väga mõistliku otsuse toetada just sellist meest. Hea teadus saabki sündida vaid nii, kui entusiasmi, geniaalsust ja töötahet hakatakse toetama õigel ajal.