We wstępie uderza w tony patetyczne: to nie sukces jedynie CERN-u, czy nawet fizyki – było to osiągnięcie całej ludzkości (mowa o odkryciu cząstki Higgsa).

Kolejne rozdziały książki Seana Carrolla Cząstka na końcu Wszechświata nie są już tak podniosłe, traktują o fizykach, ich fascynacjach, czasem zabawnych przywarach w zwykły, “codzienny” sposób. Carroll pisze o nich bez zadęcia i główni bohaterowie wypadają zupełnie normalnie. Nic w tym dziwnego, gdyż pomijając zainteresowania zawodowe rzeczywiście na ogół takimi są.

Nie byłoby fizyków, gdyby nie istniała fizyka. Stanowi ona czasem tło dla przedstawienia jakiejś barwnej postaci, a czasem sama ubrana w matematyczne formuły staje na scenie. Carroll nie pozostawia wątpliwości, kto jest jego głównym bohaterem i dodaje podtytuł książki: Bozon Higgsa i nowa wizja rzeczywistości. Tu dopiero ukazuje się prawdziwy kunszt autora – fizyka teoretyka. Pisać zwyczajnie nawet o niezwyczajnych ludziach wymaga pewnego talentu, ale – nie przesadzajmy – niemal każdy jakoś sobie z tym poradzi. Pisać o fizyce kwantowej, o polach i cząstkach tak, żeby było to zrozumiałe dla większości zainteresowanych, to zupełnie inna sprawa. Tak w pełni to zrozumiałe nie jest, bo “świat, jaki widzimy w niczym nie przypomina tego, czym naprawdę jest”. Niemniej, spośród niemałej już liczby znanych mi książek popularyzujących fizykę oddziaływań elementarnych, Cząstka na końcu Wszechświata czyni to najlepiej.

Zasadniczy ton wraca w ostatnim rozdziale Dlaczego warto o to walczyć. Można odnieść wrażenie, że mówimy tu o rzeczach podstawowych, jak sens życia, czy dobro i zło, ale podstawowy jest w tym wypadku rodzaj badań naukowych. Carroll nie waha się uznać badań podstawowych za najdoskonalszy rodzaj działalności człowieka. Na tym poziomie nauka dzieli się miejscem jedynie ze sztuką. Czym są zatem badania podstawowe? W odróżnieniu od badań stosowanych, właśnie praktycznego zastosowania nie mają. Taka kwalifikacja nie skłania do wyniesienia na piedestał. Badania podstawowe wypadną nieco lepiej, gdy za Wikipedią uznamy, że mają na celu “wyjaśnienie zjawisk jeszcze nie zbadanych i odkrycia nowych praw naukowych”. Co prawda to taka szuka dla sztuki, ale coś w tym jest. Carroll idzie znacznie dalej i uzasadnia wielkość badań podstawowych niemal brawurowo: są to badania prowadzone jedynie dla zaspokojenia ciekawości – szukamy [bozonu Higgsa] “ponieważ zżera nas ciekawość”. Pewnie nie zdziwi nas, że większość podatników i polityków uzna ten argument za nieprzekonujący. Gdyby można wykorzystać badania podstawowe na przykład do podniesienia obronności kraju, to by zmieniło postać rzeczy. Carroll przytacza odpowiedź Roberta Wilsona na tego typu wątpliwości: bezpośrednio badania podstawowe nie poprawią obronności państwa, ale podobnie do twórczości malarzy czy poetów wniosą wkład do kultury kraju, co sprawi, że warto tego kraju bronić.

Malkontentom warto wskazać, że niezależnie od wkładu w wysoka kulturę, badania podstawowe niemal zawsze dostarczały w pełni wymiernych korzyści. Poszukiwania bozonu Higgsa nie są tu wyjątkiem. Wielki Zderzach Hadronów (LHC), największe i najdroższe urządzenie badawcze zbudowane dla badania nieskończenie małych składników materii, zdążył się przysłużyć “całej ludzkości” zanim jeszcze zaczął działać. W przewidywaniu napływu gigantycznej ilości pomiarów i konieczności wymieniania się między użytkownikami ogromną liczbą plików z danymi, w CERN - instytucji macierzystej Zderzacza, zaprojektowano system komunikacji World Wide Web (WWW), który w istniejącym już Internecie stał się niezastąpionym kanałem informacyjnym, a z WWW korzystamy wszyscy.

Przekonanie, że nauka stanowi wartość samą w sobie, potrafi Carroll przybliżyć i uzasadnić na przykładzie szczególnym, znanym pod nazwą Modelu Standardowego. Jest to konstrukcja matematyczna, która pozwala spójnie opisać szereg własności elementarnych cząstek materii i ich wzajemnych oddziaływań. Konstrukcja ta powstawała wolno i jest dziełem wielu fizyków. Niektórzy spośród nich zostali uhonorowani Nagroda Nobla. Jednakże, jak zaznacza Carroll, brak tej nagrody w życiorysie naukowym nie stanowi jednoznacznie o braku wkładu. Zasada ograniczająca przyznanie nagrody do trzech osób jest automatycznie “niesprawiedliwa” w przypadku zespołu badawczego liczącego wiecej osób. Cząstka Higgsa stanowiła ostatni element Modelu Standardowego, który pozostawał nieodkryty do 2012 roku.

Eksperymentalne potwierdzenie przewidywań teoretycznych umocniło przekonanie fizyków, ze Model Standardowy dobrze opisuje znane nam postaci materii i relacje pomiedzy nimi. “Domknięcie” Modelu Standardowego prowadzi do kolejnych pytań. W szczególności, czy znamy juz wszystkie pola i związane z nimi cząstki elementarne. W opisie kwantowym świata to pola stają się podstawowym elementem rzeczywistości, natomiast cząstki stanowią wynik drgania odpowiednich pól, jak foton – “cząstka” światła jest drgającym polem elektromagnetycznym.

Rozszyfrowywanie Modelu Standardowego przypominało rozwiązywanie krzyżówki. Z tym zastrzeżeniem, że w miarę upływu czasu fizycy nie tylko odkrywali kolejne “hasła”, czyli cząstki Modelu, ale również stopniowo poznawali kształt samego diagramu, w którym hasła należało umieścić. Informacje o “hasłach” uzyskiwali dzięki coraz większym akceleratorom, w których co pewien czas ujawniały swoje istnienie brakujące cząstki. Wpisanie jednego hasła pozwalało dostrzec miejsce na kolejne uzupełnienia. Czy obecnie krzyżówka jest rozwiązana? Tak, jest kompletna. Nie widzimy w diagramie żadnych pustych pól. Ale czy widzimy cały diagram? Wydaje się, że nie brakuje żadnego drobnego kawałka wewnątrz diagramu. Nie ma jednak pewności, czy nie jest przed nami zakryty duży fragment leżący z boku. Może nawet cała druga połowa umknęła naszej uwadze? Pytanie czy Model Standardowy nie stanowi jedynie części dwa razy większej krzyżówki jest zasadne, gdyż “układ haseł” w Modelu wydaje sie dopuszczać istnienie tej drugiej połowy. Może poznaliśmy na przykład prawą stronę, a lewa pozostaje w całości ukryta? To pierwsze pytanie. Drugie jest jeszcze bardziej fundamentalne. Owszem, cząstki Modelu Standardowego tworzą pary i trójki, konkretne kombinacje zgodnie z pewnymi regułami, podobnie jak hasła w krzyżówce pozostają ze sobą w ustalonych relacjach. Relacje te, czyli sposób “zazębiania się” haseł, określa kształt diagramu krzyżówki. Z opisu krzyżówki wiemy, co mamy wpisać pionowo, a co poziomo, i w którym miejscu. A gdzie są zapisane reguły, które wiążą cząstki Modelu Standardowego? Nie wykluczone, że LHC pomoże znaleźć odpowiedź.