Maswali Matano kuhusu ugunduzi wa Higgs Boson

Wiki hii wanasayansi duniani kote wamefurahishwa na matokeo ya awali ya tafiti ghali kuliko zote zilizopata kufanywa na binadamu. Nia ya watafiti hao (CERN) Geneva, Uswisi, ni kufahamu chimbuko la tungamo (mass), au ni nini hasa hukipa maada tungamo?

Umewahi kusimama nje na kuangalia uwazi uliyo mbele yako na kujiuliza; ni chembechembe gani zinaumba uwazi huo (empty space)? Kufahamu zaidi kuhusu haya, Vijana FM imeona umuhimu kuangalia studioni mwetu na kutumia ufahamu wa mmoja wetu, ndugu Steven au “SN,” ingawa mwenyewe atasema sio mtaalamu wa masuala haya. SN ni mmoja ya walio nyuma ya pazia la harakati za Vijana FM pamoja na mradi wa TZhiphop.

Leo hatumuulizi kuhusu siasa au masuala ya kijamii, bali tungependa atuelimishe kidogo kuhusu umuhimu wa ugunduzi huu mpya.

1. Kwanini unadhani matokeo ya utafiti huu yamepokelewa kwa shangwe duniani kote?

Kwanza kabisa, shukrani kwa kunipa mchecheto wa kuhojiwa maana’ke nimezoea kuwatwanga watu maswali!

Kama unavyojua, sayansi hujaribu kuelewa na kuelezea vitu vinavyotuzunguka. Watu walianza na maswali madogo madogo tu; kwa mfano, sayari yetu ni bapa au la? Wapo walioamini ni bapa na ukifika ukingoni basi utadondoka. Baada ya kufahamu kuwa umbo la sayari yetu ni tufe, maswali mengi zaidi yakazuka; je, sayari gani ‘hutuzunguka’? Watu mbalimbali wakaja na nadharia tofauti, mtu kama Galileo ndio akalianzisha… hasa matumizi ya hisabati kuelezea vitu. Kwa maneno mengine, hisabati ndio lugha ya sayansi.

Sasa, injini ya sayansi ni udadisi. Baada ya kufahamu au kuelewa mambo machache niliyojadili awali kwa kifupi, maswali zaidi huibuka. Majibu ya kina Galileo na watafiti wengine wa kizazi chake yalizua maswali mengi kuliko majibu. Kepler akaja na nadharia juu ya mizunguko au/mwendo wa sayari. Napier akaja na hisabati za logarithm, Leibniz na Newton wakaja na calculus, Newton akaja na nadharia tatu za mwendo, ambazo ndio zikawa msingi wa ‘classical physics,’ halafu Einstein akaja na nadharia ya ‘special relativity,’ na baadae ‘general relativity‘ ambayo imeweza (kujaribu) kuelezea na kujibu maswali mengi mno, n.k.

Kitu muhimu ambacho tunapaswa kutambua ni kuwa kila ugunduzi hubadili uelewa wetu juu ya kitu fulani. Huwa tunajenga mtazamo tofauti. Yaani, ile “Aaaah, kumbe!” Kwa mfano, kama ningekuwepo siku ambayo wanatangaza kuwa dunia sio bapa bali ina umbo la tufe, basi ningetoka mkuku huku nikiwa nimefumba macho (juu ya mtumbwi au punda) kwa kuwa najua sitafika ukingoni mwa dunia na kudondoka kuelekea nisipopajua!

Tukija kwenye ugunduzi wa ‘Higgs boson’, tuna ushahidi na nadharia za kutosha ya kwamba maada inajengwa na ‘atoms‘; ambazo zina ‘electrons’ na viini ambavyo vina ‘nucleons’ (‘neutrons’ na ‘protons’). ‘Nucleons’ nazo zina vikolombwezo vyake. Tatizo hujitokeza pale unapoangalia tungamo (mass) la — kwa mfano — ‘proton’ moja: ‘proton’ ina tungamo la 938 MeV/c² na vitu vitatu (quarks ‘uud’) vilivyomo ndani ya ‘proton’ vina jumla ya tungamo la 11 MeV/c² tu.

Bahati mbaya au nzuri, haiishii hapo, kuna vidubwasha vingine vya ya ajabu ambavyo watu wamevifanyia tafiti kwa muda mrefu ambavyo inapaswa ule ugali, ushibe, unywe asprin ili kujikinga na maumivu ya kichwa kabla ya kutulia na kuvisoma. Lakini nitajitahidi kueleza kwa lugha rahisi na kitaswira zaidi ili watu wapate picha.

Kama nilivyosema kuhusu tungamo la ‘proton,’ likilinganishwa na vitu vitatu vilivyomo ndani yake (quarks ‘uud’), ambavyo ni ~1% tu ya tungamo lote la ‘proton.’ Swali ambalo wanasayansi wakajiuliza: tungamo la haya madubwasha yoooote linatoka wapi wakati vitu vinavyojenga maada havina tungamo?

Kwa kifupi tu, ugunduzi wa Higgs Boson ndio mwisho wa mwanzo tu wa kujibu hilo swali la msingi ambalo limekuwa likisumbua kwa takribani nusu karne. Shangwe zinasababishwa na ule msisimuko wa kuingia hatua muhimu mno katika juhudi za kuelezea mambo chungu mzima ambayo bado hayajapatiwa ufumbuzi, hasa ukizingatia, ukichukua ulimwengu (namaanisha, ‘universe‘), tuna uelewa au tunaweza kuchukua vipimo vya 24% ya maada, na iliyobaki ni ‘dark matter.’

Wakati watu wanajaribu kuelezea au kutafuta chanzo cha tungamo, Peter Higgs akaja na nadharia; akapendekeza kitu kinachoitwa “Higg’s boson.” Akasema, Higgs boson ndio chanzo hasa cha tungamo. Naomba nielezee kwa lugha ya taswira hivi ili niamshe udadisi wa wasomaji…

Turudi tena kwenye ‘proton’, ina vitu vitatu ndani yake ambavyo huchangia 1% ya tungamo la ‘proton’. Sasa, jenga taswira ya hivi vitu vitatu ni vijisumaku vidogo ambavyo vimegandana pamoja… kwa hiyo, zile pande zinazokinzana (Kaskazini, “N”; na Kusini “S”) ndio zinasigishana na kufanya hivi vijisumaku kuendelea kuwa pamoja.

Kwa kawaida, tumezoea hivi, nguvu ya mvutano kati ya sumaku hupungua kadri umbali kati yao unavyoongezeka. Cha ajabu, kwa hivi vitu ndani ya ‘proton’ nguvu ya mvutano huongezeka unapojaribu kuvitenganisha. Ile nishati ya mvutano inayofanya hiki kituko kitokee ndio inayoitwa “Higgs boson” na ndio inayozipa tungamo vitu vitatu ndani ya ‘proton’. Kumbuka hivi vitu vitatu ni 1% tu ya jumla ya tungamo.

Kama maelezo yangu hayajakupa picha nzuri, basi tembelea tovuti ya BBC ambapo utapata msingi wa uelewa wa Higgs bosons.

Uelewa wa Higgs bosons utafungua milango mipya, mingi tu, yaani huu ni mwanzo kabisa. Ukiacha ule uelewa wenyewe tu, sidhani kama kuna mtu yeyote duniani ataweza kutabiri sasa hivi huu ujuzi au uelewa utatumiwa vipi. Hata wahusika wakuu na wagunduzi wenyewe bado hawajajua mwelekeo wa tafiti. Wengi tuna njozi tu sasa hivi.

Lakini unajua hulka ya sayansi, wakati watu wanagundua ‘electrons’ hakuna aliyejua kuwa ndio itakuwa injini ya umeme tunaoutumia majumbani mwetu. Kwa upande mwingine, kichaa yeyote anaweza akatumia kuharibu.

Cha muhimu sasa hivi ni kuwa huu ugunduzi utaboresha picha ya maada iliyokuwa kwenye vichwa vya wanasayansi.

3. Kwanini imechukua miaka 50 kupata ushahidi wa nadharia iliyowekwa na Higgs kuhusu uwepo wa chembechembe hizo?

Rasilimali, fedha, muda, ujuzi, uvumilivu na mambo kama hayo ndio muhimu. Pia, usisahau kuwa siasa nazo hutawala mambo kama hayo. Zama zile za kufanya majaribio na kugundua kitu “kikubwa” ukiwa unacheza na maji kwenye ndoo na kijitofali tu, kama bwana Archimedes, zimepita.

Hapana… ngoja nirekebishe hapo. Mtu yeyote yule anaweza akagundua kitu akiwa popote pale, sio lazima uwe na vifaa vinavyogharimu mabilioni ya fedha kama ‘Large Hadron Collider’! Wewe umekuwa mmoja wa watu ambao umekuwa ukiwaambia watu wengi kuhusu Mpemba Effect, jamaa alikuwa anacheza na ‘ashkilimu’ za ukwaju tu, akaona kitu ambacho hakutegemea. Sema ndio hivyo, bado swali lake linahitaji nadharia, ikisaidiwa na hisabati, itakayoelezea kwanini  maji ya moto huganda haraka zaidi (kulinganisha na maji ya baridi).

Huu utafiti wa Higgs bosons, watu wa ‘particle physics‘ walikuwa wameshakokotoa tayari kiasi gani cha nishati kinahitajika na jinsi ya kujenga sehemu ya kufanya majaribio. Huo ni mtihani wa kwanza; wa pili ni kuishawishi au kushawishi serikali (na wanasiasa) husika kugharamia zoezi zima. Marekani walikuwa na kitu kama ‘Large Hadron Collider’ ila majaribio yakaja kusitishwa. Miaka 50 kwa mtazamo wangu sio mingi sana, kumbuka Higgs alipendekeza nadharia ya Higgs bosons mwaka 1964, juzi juzi tu.

Muungano wa nchi za Ulaya umechangia kwa kiasi kikubwa sana kufanikisha huu utafiti, kwa sababu nchi kadhaa zinashirikiana katika kugharamia, kinyume na nchi moja tu kujitosa kwenye gharama nzito kama hizi.

Watu waliokuwa wanashughulika na kufuatilia huu utafiti watakuwa wamefurahi kusikia ugunduzi umetokea wakati bado wapo hai au wanajua kinachoendelea.

4. Kijana Hadija Mwambamba aliye Vikindu angependa kujua, je, haya maarifa kuhusu taarifa ya kuthibitishwa kwa Higgs particles yanaweza kumuathiri vipi yeye? Au kiufupi, matokeo ya utafiti huu yana manufaa gani kwa mwananchi wa kawaida anayeishi dunia ya tatu?

Bahati mbaya tuko nyuma mno kwenye sayansi, na bado wazee wetu wanasita kuwekeza zaidi kwenye sayansi na elimu kwa ujumla. Na elimu sio lazima iwe kutoka Magharibi tu na kuiabudu, tunapaswa kutumia elimu na ujuzi kutatua matatizo yetu, kwenye mazingira yetu. Sawa. Lakini wakati huo huo tunapaswa kufahamu mambo kama haya, yapo ya kutosha yanayoweza kusaidia kutatua matatizo yetu.

Kwa haraka haraka tu, tukiendelea kwa mwendo huu inamaanisha vitabu vya fizikia au sayansi vya wajukuu wetu vitakuwa vina mambo ninayohangaika nayo sasa hivi, ambayo yatakuwa yamepitwa na wakati tayari. Mfano mdogo tu, leo hii bado wadogo zetu wanaendelea kukariri ya kuwa mfumo wetu wa jua una sayari tisa!

Hii taarifa ya Higgs bosons haimuathiri kijana mdogo kutoka Vikindu sasa hivi (au hata watu wazima kutoka dunia ya tatu na kona nyingine), lakini kizazi kitakachomfuata ndio labda kitaathirika kwa namna moja au nyingine. Na ni jukumu letu kuwaandaa watoto na wajukuu zetu. Mfano mzuri ni ugunduzi wa mtandao (world wide web). Angalia mapinduzi kwenye kila nyanja ndani ya miaka 25 iliyopita. Umeshajiuliza kwanini tarakilishi zilichelewa mno kuletwa Chuo Kikuu Dar es Salaam kwenye miaka ya 90? Ulizia, kuna tetesi za kutosha zitakazokupa picha halisi.

Kama tungekuwa tunajaribu kuwa sambamba kwenye mambo ambayo yapo ndani ya uwezo wetu, hata kwa kuwa na taarifa sahihi tu, basi leo hii kwenye upande wa tarakilishi Tanzania tungekuwa mbali.

Wale wanaopenda au wanataka kuwapa watoto wao fursa ya kusoma masomo ya sayansi na fani nyingine zile zozote (iwe siasa, historia, upishi, sanaa na hata michezo) wanapaswa kufahamu kuwa taarifa ndio kitu muhimu, na taarifa hubadilika kadri muda unavyoenda kulingana na uelewa wetu. Hakikisha wewe na mtoto wako hambaki nyuma.

5. Ni kwanini chembe chembe za Higgs maarufu zimepewa jina la chembechembe za mungu (god particle)? Je, uwepo wake unahusika na harakati za binadamu kufahamu asili ya ulimwengu wake na nafasi yake katika ulimwengu?

Hili swali tata, hasa kwa kuwa mara nyingi huzaa malumbano — sio mdahalo — kati ya sayansi na dini au imani ambayo nisingependa yatokee Vijana FM. Hivyo nisingependa kuingia kwa kina kwenye uhusiano wa hizi tafiti za Higgs boson na umri wa sayari yetu. Ninachoelewa mimi ni kuwa sayansi haimkwazi ambaye ana imani thabiti.

Kuhusu jina “God particle,” kuna kisa chake. Baada ya Peter Higgs kutambulisha nadharia ya Higgs boson mwaka 1964, mwanafizikia kutoka Marekani, Leon Lederman, aliandika makala ya kutambulisha nadharia husika na alitumia maneno “goddamn particle”. Lakini mhariri wa gazeti akakataa kutumia maneno yale na badala yake akatumia “God particle”! Kama kungekuwa na mhariri mwenye fikra tofauti kidogo, leo tusingekuwa na jina “God particle.”

Tunamshukuru SN kwa kutupa undani kuhusu mabadiliko haya muhimu kuhusu ufahamu wa ulimwengu tunaoishi.

Makala nyingine zinazohusu mada:

• Watanzania tunaogopa sayansi? (I)
• Watanzania tunaogopa sayansi? (II) 

Tembelea tovuti ifuatayo ili ufanye safari ya kufahamu ukubwa/udogo wa ulimwengu tunaoishi:

• Scale of the Universe