Znamy nazwiska laureatów Nagrody Nobla z fizyki - to prof. Francois Englert i prof. Peter Higgs

Prace tegorocznych noblistów miały na celu uzupełnienie równań w Modelu Standardowym. Jest to teoria opisująca zachowanie cząstek elementarnych, np. protonów i elektronów. Równania teorii opisują różne własności cząstek, wśród nich: ładunek elektryczny (który sprawia że przyciągają się lub odpychają), ładunek oddziaływań silnych (który przyciąga cząstki na małych dystansach i wiąże kwarki wewnątrz protonów), spin (wewnętrzny moment pędu cząstek) i wiele innych.

Oryginalne równania nie uwzględniały jednak jednej z kluczowych własności cząstek - ich masy. W Modelu Standardowym wszystkie cząstki opisywane były tak, jakby nie miały masy w ogóle. Tymczasem wiadomo z wielu doświadczeń, że cząstki mają masę i że może się ona różnić naprawdę znacząco - elektron jest w przybliżeniu 1800 razy lżejszy od protonu. Nieuwzględnianie masy cząstek w równaniach nie pozwalało więc w pełni opisać zjawisk z udziałem protonów, elektronów i innych cząstek.

Już w latach 60. powstały prace, które proponowały rozwiązanie tego problemu. Kluczowe były dwie z nich - jedna autorstwa Petera Higgsa (Brytyjczyka), a druga Francois Englerta i Roberta Brouta (obaj z Belgii). Proponowali oni, aby w obliczeniach uwzględnić dodatkowe pole, nazwane później polem Higgsa, które wypełnia całą przestrzeń, łącznie z kosmiczną próżnią.

W uproszczeniu można wyobrazić sobie, że niektóre cząstki (w zależności od swoich właściwości) doznają ze strony tego pola większego lub mniejszego oporu. Opór ten powoduje większą lub mniejszą bezwładność, a tym samym sprawia, że niektóre cząstki łatwo jest rozpędzić - są lżejsze, a inne trudno - czyli są cięższe.

Obliczenia wskazywały na to, że w pewnych okolicznościach istnienie tego pola manifestowałoby się poprzez pojawianie się specyficznych cząstek - bozonów Higgsa. To pozytywna okoliczność, bo łatwiej jest zweryfikować teorię o istnieniu nowych, nieznanych dotąd cząstek niż o nowym polu, do którego mierzenia nie mamy żadnej aparatury.

Do odkrywania cząstek można zbudować aparaturę. Ta, która odkryła bozon Higgsa, powstała w 2008 r. Jest to Wielki Zderzacz Hadronów (LHC), znajdujący się w ośrodku badawczym CERN pod Genewą. Jego wykorzystanie zaowocowało odkryciem - ogłoszonym przez zespół fizyków w 2012 r. - cząstek, których właściwości zgadzają się z przewidywaniami teoretyków - cząstek Higgsa.

Tym samym potwierdziła się słuszność teorii i po prawie 50 latach Englert, Higgs i Brout zasłużyli na Nobla. Robert Brout zmarł jednak w 2011 roku, więc nagrodę, wartą 8 mln koron szwedzkich (ok. 4 mln zł) podzielą między siebie dwaj pozostali.

- Nie było żadnego momentu: Eureka! - mówił Peter Higgs, opisując okoliczności, w których dokonał odkrycia. Koncepcja jego naukowej teorii przyszła mu do głowy w 1960 roku podczas wycieczki po szkockim Parku Narodowym Cairngorms. Pierwszy tekst, w którym przedstawił jej podstawy, opublikował w piśmie Physics Letters w 1964 roku. W tym samym roku napisał też dłuższą pracę, w której postulował istnienie słynnej cząstki i wyjaśniał działanie całego modelu teoretycznego, dzisiaj nazywanego mechanizmem Higgsa.

Potwierdzenie teorii pola Higgsa wydaje się drobnym elementem badań w fizyce, ale było kluczowe. Sformułowanie Modelu Standardowego było owocem badań trwających dziesięciolecia. Gdyby okazało się, że bozonu Higgsa nie ma, oznaczałoby to, że cały Model Standardowy jest nieprawidłowy i należy go przeformułować. Tymczasem potwierdzenie istnienia bozonu dopełnia teorię i jest dowodem jej prawdziwości.

Komitet Noblowski przypomniał jednak, że nie jest to ostatni element "kosmicznej układanki". "Jednym z powodów jest to, że Model Standardowy traktuje pewne cząstki - neutrina - jako bezmasowe. Podczas gdy niedawne badania wskazują, że w rzeczywistości mają one masę. Inny powód jest taki, że model opisuje jedynie materię widzialną, która stanowi zaledwie jedną piątą materii w kosmosie. Właśnie w celu odkrycia tajemniczej ciemnej materii kontynuowane są poszukiwania nieznanych cząstek w akceleratorze LHC w CERN" - napisał komitet w komunikacie prasowym.

Oficjalne ogłoszenie we wtorek w Sztokholmie laureatów fizycznego Nobla opóźniło się o godzinę. Wynikało to - cytuje na oficjalnym profilu na Twitterze Komitet Noblowski jednego z członków - z "porządnej dyskusji" dotyczącej głosowania ws. laureatów.

- W środowisku naukowców jest rozmaicie. Jedni są zwolennikami danej kandydatury, inni zagorzałymi przeciwnikami - wyjaśnił historyk nauki prof. Jan Piskurewicz. - Może być tak, że trwało płomienne wystąpienie kogoś, kto się nie zgadza z werdyktem. Wtedy takiej osoby wypada wysłuchać do końca. Być może dlatego wszystko uległo opóźnieniu.

Obaj laureaci byli w tym roku niemal pewnymi kandydatami do Nobla. Jako najbardziej prawdopodobnych wskazywał ich ekspert Reutersa, David Pendlebury - który od 2002 r. trafnie wytypował 27 noblistów.

Nagroda w tym roku wynosi 8 milionów koron szwedzkich (około 4 milionów złotych).

W latach 1901-2012 Nagrody Nobla z fizyki przyznano 106 badaczom, w tym zaledwie dwóm kobietom. Jedną z nich była Maria Skłodowska-Curie.

Nagrodę Nobla można przyznać maksymalnie trzem osobom jednocześnie. Przy czym w dziedzinie fizyki aż 47 razy tę najbardziej prestiżową nagrodę w nauce przyznano jednemu tylko laureatowi. W pozostałych przypadkach było ich dwóch lub trzech. Średni wieku wszystkich wyróżnionych nie przekracza 55 lat.

Najmłodszym laureatem w dziedzinie fizyki był Sir William Lawrence Bragg, który urodził się w Australii, ale skończył studia i prowadził badania w Anglii. Otrzymał ją w 1915 r. gdy miał zaledwie 25 lat. Został nagrodzony wraz ze swym ojcem - Sir Williamem Henry'm Braggiem - za badania struktury krystalicznej za pomocą promieni rentgenowskich.

William zetknął się z promieniowaniem rentgenowskim już w wieku pięciu lat, gdy spadł z roweru łamiąc sobie rękę. Jego ojciec postanowił wtedy użyć ich do przeswietlenia złamanej ręki syna. Był to pierwszy w Australii przypadek wykorzystania tego promieniowania w medycynie. Później obaj badacze użyli je do badania kryształów.

Jedynym uczonym, który dwukrotnie otrzymał nagrodę Nobla z fizyki był amerykański badacz John Bardeen. Pierwszą z nich otrzymał w 1956 r. wspólnie z Williamem Shockleyem i Walterem Brattainem za badania półprzewodników i wynalezienie tranzystora. Kolejną przyznano mu w 1972 r. wraz z Leonem Cooperem i Robertem Schriefferem za sformułowanie teorii nadprzewodnictwa.

Są jedynie dwie laureatki Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki. Pierwszą była Maria Skłodowska-Curie, który została wyróżniona w 1903 r. wraz z mężem i Henrim Becquerelem za badania nad odkrytym przez Becquerela zjawiskiem promieniotwórczości.

Drugą była amerykańska uczona pochodzenia niemieckiego Maria Goeppert-Mayer, którą wyróżniono za odkrycia dotyczące struktury powłokowej jądra atomowego. W 1967 r. przyjechała do Warszawy w związku z obchodami 100-lecia urodzin Marii Skłodowskiej-Curie.

Skłodowska-Curie jest jedyną kobietą, która otrzymała Nobla dwukrotnie. W 1911 r. wyróżniono ją w dziedzinie chemii za wydzielenie czystego radu i badanie właściwości chemicznych pierwiastków promieniotwórczych.

Polska uczona jest również jedynym uczonym, któremu przyznano Nagrodę Nobla w dwóch różnych dziedzinach nauk przyrodniczych. Jest też jedyną kobietą, która spoczęła w paryskim Panteonie za zasługi w nauce. Jej szczątki przeniesiono tam 20 kwietnia 1995 r., gdzie pochowano ją jako wybitna francuską uczoną. .