Život posle crne rupe

Kad su se, prošlog meseca, u svečanoj sali Srpske akademije nauka i umetnosti (SANU) zatvorili zastori na visokim vitražima, a ornamenti, biste i grbovi ove nacionalne ustanove zaronili u tamu, moglo se čuti na koji će se način dokučiti šta su tamna materija i energija koje čine više od 95 odsto univerzuma i predstavljaju jednu od najvećih savremenih zagonetki. Posetioci ovog predavanja u Akademiji – u prvom redu mnogi naši poznati profesionalni naučnici, među njima ministar nauke i tehnološkog razvoja Božidar Đelić, kao i ostatak laičkom publikom solidno popunjene dvorane – mogli su saznati kako će na problem tamne materije i na razna druga pitanja o strukturi sveta oko nas, pokušati da odgovori novi akcelerator evropske laboratorije CERN.

Podignut na obali Ženevskog jezera u Švajcarskoj, Veliki sudarač hadrona, poznat kao LHC, ubrzava protone do ogromnih energija, da bi naučnici posmatranjem njihovih sudara pronalazili razne dosad neviđene odgovore o mikrosvetu. LHC se trenutno priprema za novi start nakon incidenta iz septembra prošle godine. Tada je, odmah posle izuzetno uspešnog prvog pokretanja, došlo do neočekivane havarije u akceleratorskom tunelu.

O tekućim popravkama i budućim zadacima novog akceleratora u SANU je govorio ugledni nemački fizičar Rolf-Diter Hojer, generalni direktor CERN-a. Tokom posete Beogradu, sa profesorom Hojerom smo razgovarali u jednoj od niša zgrade SANU-a, pokušavajući da od njega, kao šefa najveće evropske naučne laboratorije, doznamo ponešto o budućnosti akceleratora, o ponovnom pokretanju ove mašine, ali i o opakim crnim rupama i "kakav će biti život posle LHC-a".

"Novi akcelerator je ogroman izazov za celu nauku", kaže ekskluzivno za "Vreme" dr Rolf-Diter Hojer, koji je funkciju direktora CERN-a preuzeo u januaru ove godine. "Naravno, samo postrojenje je pre svega izazov za ljude koji grade akceleratore, za tehničare i inženjere. Za mene lično, izazovno je da vodim laboratoriju sa više od 2500 plaćenog osoblja, da ne govorim o hiljadama gostujućih naučnika iz tolikih zemalja, ali to je okej. Veći izazov je nositi se sa potrebama zemalja članica, na političkom nivou, i takođe, videti se i razgovarati sa predstavnicima zemalja koje žele da se uključe, saznati šta one mogu, a šta žele", kaže Hojer.

Zamislimo da se u nekom trenutku odustane od izgradnje mašine kao što je LHC. Šta bismo time izgubili?

DR ROLF-DITER HOJER: Mislim da bi čovečanstvo izgubilo deo svoje kulture. Ako bi zaustavili eksperimente kao što je ovaj, mislim da bi nestalo nešto od civilizacijskih vrednosti. Da bi se ostvario i stalno održavao ljudski progres, neophodna su osnovna istraživanja.

Morate priznati da su to prilično jake reči.

Jeste, ali zaista mislim da bismo bez LHC-a izgubili mnogo osnovnih znanja, kao i mnogo toga drugog. Nove tehnologije su posledica osnovnih istraživanja kao što su ova. Bez njih bi se zaustavila primenjena istraživanja. Ne biste više imali osnovu za njih. Dobro, pomalo sam umoran od ponavljanja tog primera, ali uzmite internet (world wide web) koji je nastao u CERN-u. Ili, uzmite same akceleratore. Da li možete da pretpostavite koliko akceleratora danas ima na svetu?

Stotine, pretpostavljam.

Sedam hiljada. Na svetu danas ima sedam hiljada akceleratora. I većina se nalazi u bolnicama, gde se koriste u radioterapiji.

Zaboravio sam na njih.

Naravno, ljudi uvek zaborave na njih. Svi znaju za velike akceleratore, ali ovi mali bolnički, jednostavno, nikad nikom ne padaju na pamet. To je jedna od stvari koje hoću da kažem. Zaboravljate na to. Zahvaljujući uvidima u strukturu materije, dolazimo do novih tehnoloških prodora. I, na kraju, do stvari koje postaju nešto svakodnevno. Povrh svega, za ovakva istraživanja su vam potrebni izuzetno obrazovani ljudi. Zato morate da ih obučite i na kraju imate i taj dobitak – ljude sa znanjem.

No, ljudi se povremeno upitaju da li je zaista neophodno uložiti toliko novca, izgraditi toliko veliku mašinu, da bi se istraživala struktura materije. Da li postoji ijedan drugi put ka svetu subatomskih čestica?

eško. Neophodni su vam akceleratori. Kao fizičar znate da su vam neophodni mikroskopi i akceleratori da biste videli stvari koje su tako male. Što su manje, potrebni su vam jači mikroskopi. LHC je samo to – vrlo jak mikroskop. I moći će da vidi vrlo male stvari, one koje bez njega nikad ne bismo videli – i ne bismo razumeli kako mikrokosmos zaista funkcioniše. Pored toga, mislim da bez ovakvog akceleratora ne bismo mogli da sakupimo dovoljno informacija o ranom univerzumu, o tome kako se razvijao posle Velikog praska. To su stvari koje možete posmatrati i ispitivati samo pomoću akceleratora jer samo oni mogu da daju dovoljnu statistiku, odnosno obezbede dovoljno podataka da bi se istraživalo.

Mesto gde se sudaraju protoni Veliki sudarač hadrona, LHC (Large Hadron Collider), najveći je instrument koji je čovek napravio. LHC se nalazi se na švajcarsko-francuskoj granici kod Ženeve, u Švajcarskoj. CERN, Evropska organizacija za nuklearna istraživanja (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), razvija i gradi LHC već petnaest godina. Troškovi izgradnje ove mašine se kreću od 3,2 do 6,4 milijarde evra. U tunelu dugom 27 kilometara, na dubini od 100 metara ispod tla, LHC će ubrzavati protone pomoću više od 1600 superprovodnih magneta, koji rade na jednoj od najnižih temperatura u univerzumu, -271ºC, odnosno 1,9 Kelvina. U svakom sudaru dva snopa protona oslobađaće se energija od 14 TeV, koja će biti dovoljna da se vide svi oni procesi koje čovek nikada ranije nije posmatrao. Na akceleratoru je podignuto više detektora (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb), a svaki od njih ima unapred određene zadatke – dva detektora love takozvanu Božju česticu, Higsov bozon, a LHC će pokušati da odgovori i na pitanja o poreklu antimaterije, o tamnoj materiji i energiji, kao i o ponašanju univerzuma neposredno posle Velikog praska.

Hajde da razgovaramo o ciljevima poduhvata, o tome šta možemo da očekujemo kad ovaj veliki instrument proradi. Gde je ta linija iza koje možemo da kažemo da je LHC uspeh? Šta je krajnji cilj?

Ultimativni cilj je da naučimo što više možemo. Priznajem, to zvuči glupo, ali nije. U suštini, ne možete jasno definisati konačni cilj jer nekako, u istraživanjima nikad ne možete da stignete do kraja, već se stalno samo približavate cilju. Na samom LHC-u se izvodi više eksperimenata i imamo mnogo ciljeva. Svakako, jedan od najpoznatijih je otkriće Higsovog bozona. Ono će omogućiti da se shvati koji mehanizam daje masu elementarnim česticama. I masu svemu oko nas.

Naučnici sa kojima sam razgovarao mi kažu da, zapravo, ne bi bilo iznenađenje otkriće Higsovog bozona, već to da ga ne pronađemo.

Ako Higs postoji, onda ćemo ga definitivno naći, jer njegova masa vrlo dobro leži u rangu energija LHC-a. Ako ne postoji, naravno, nećemo, ali, onda mora postojati nešto drugo što daje masu česticama. Na osnovu dosadašnjih merenja, znamo da će se nešto novo dogoditi na energijama do 1 TeV, što je deset odsto energije LHC-a. To može biti Higs, ali može biti i nešto drugo, nešto što liči na njega.

Ako bude nešto drugo, da li bi to bio krah Standardnog modela?

Dr Rolf-Diter Hojer

To bi se moglo desiti. Standardni model fizike čestica daje vrlo, vrlo dobre rezultate na do sada dostupnim energijama. Kad je reč o višim energijama, otvorena su mnoga pitanja. To može dobro da se uporedi sa nečim iz prošlosti. Dok mi sedimo ovde, vi osećate Njutnovu gravitaciju. Da li osećate išta od relativnosti? Ne, jer niste dovoljno brzi da biste osećali relativističke efekte. Njutnova mehanika dobro funkcioniše sve dok se ne krećete velikim brzinama. Tada morate da pređete na Ajnštajnovu teoriju relativnosti. Dakle, Njutnovi zakoni su samo aproksimacija teorije relativnosti pri malim brzinama. Isto tako, Standardni model bi mogao biti aproksimacija neke druge teorije za male gustine energije. Pitanje je, naravno, šta je ta druga teorija.

Da li vas zabrinjava što su mnogi teorijski modeli danas toliko odmakli od eksperimenta?

Na jedan način, uvek je lakše izmisliti novu teoriju, nego je eksperimentalno proveriti. Sve što vam je potrebno je mozak i poređenje sa postojećim podacima. I tu uvek možete da odete dalje. A da bi se to eksperimentalno proverilo potrebno je uložiti mnogo više truda, sredstava i ljudi. To je mnogo teže, kao što vidimo sa LHC-om.

Međutim, za neke od tih teorija se ponekad kaže da uopšte nisu fizika, pošto ne postoji način da se provere eksperimentom.

Da, kao što je teorija superstruna, na primer. Možete samo da oborite takvu teoriju, ali ne i da je dokažete. Moguće ju je, dakle, testirati samo do izvesnog stepena. Ono što ćemo definitivno moći sa novim akceleratorom jeste da oborimo određeni broj takvih teorija. Na primer, one koje predviđaju niskoenergetske fenomene koje ne bismo našli u eksperimentima. Ali, neke od teorija struna će i dalje biti nedostižne sa ovim akceleratorom. Dakle, teoretičari još ne moraju da brinu (smeh).

Iznenadili biste koliko su obični ljudi u Srbiji zainteresovani za sudbinu novog akceleratora.

Ne bih, to mi je logično. Tako je svuda u svetu.

No, jedan deo javnosti je donekle zabrinut zbog priča o stvaranju "mini crnih rupa" u CERN-u. Ima li ikakve osnove za strah?

Kao što znate, crne rupe o kojima ovde razgovaramo nemaju nikakve veze sa velikim crnim rupama u svemiru. One su mnogo više kao kratkoživeće čestice, iako imaju nešto drugačiji način privlačenja mase. Ako bi takve takozvane mini crne rupe postojale, mi bismo na LHC-u mogli da ih proizvedemo samo ako, po teoriji, živimo u svetu sa više od tri dimenzije. Teško mi je da zamislim, ali ne mogu reći da bih to mogao da isključim. Ako zaista živimo u svetu sa više od tri dimenzije i ako proizvedemo mini crne rupe, one će, po istoj teoriji, ispariti na isti način na koji ih proizvedemo. Dobro, neki ljudi kažu da bi one mogle biti i stabilne. Ali, ako su stabilne, one moraju već sada postojati. U univerzumu se svake sekunde događa mnogo više LHC eksperimenata.

Mislite na efekat kosmičkog zračenja?

Da, kosmičko zračenje proizvodi mnogo više sudara nego što će se događati na LHC-u. Postoji jedna vrlo detaljna studija, stotine strana formula, koja u suštini kaže da je to što mi postojimo i što postoji univerzum najbolji dokaz da mini crne rupe nisu opasne.

Prošlog septembra, neposredno nakon starta LHC-u, došlo je do incidenta. Šta će se desiti ako se nešto slično ponovi pri novom pokretanju? Da li razmišljate o tome?

Ako bi se takav incident ponovio, to bi bilo vrlo loše. Ostavili bismo vrlo loš utisak o CERN-u. Ljudi bi rekli: "Okej, ovi su nešto izgradili, ali u stvari ne razumeju najbolje šta su to napravili." Zbog toga, pre svega, brinem o dve stvari – prva je popravka postrojenja, a druga prevencija novog incidenta. Zbog toga vrlo ozbiljno uzimamo svaku anomaliju u merenjima i proučavamo je. Bez obzira da li to malo odlaže novi start, želim da budemo do kraja sigurni kako razumemo apsolutno sve.

Srbija u CERN-u Dolazak generalnog direktora CERN-a u Srbiju bio je povod za otvaranje pitanja pristupanja ovoj organizaciji. Bivša Jugoslavija je 1954. godine bila jedna od dvanaest osnivača CERN-a, ali se povukla sedam godina kasnije. Danas u eksperimentima koji se pripremaju na novom akceleratoru LHC, učestvuju dva tima iz Srbije – jedan tim sa Instituta za fiziku u Zemunu, koji predvodi dr Dragan Popović, radi na detektoru ATLAS, a drugi, iz Instituta za nuklearne nauke "Vinča", pod rukovodstvom dr Petra Adžića, učestvuje u eksperimentu na detektoru CMS. Tokom prošlonedeljne posete Beogradu, generalni direktor CERN-a dr Rolf-Diter Hojer, obišao je i "Vinču" i Institut u Zemunu, a sa potpredsednikom Vlade i ministrom za nauku i tehnološki razvoj Božidarom Đelićem, razgovarao je o eventualnom prijemu Srbije u CERN. Ministar je najavio da bi pregovori o ulasku Srbije mogli bi da počnu sledeće godine, a generalni direktor CERN-a je ocenio da je aplikacija koju je Srbija savetu ove organizacije dostavila u martu "zanimljiva, pozitivna i dobra".

I, kada možemo da očekujemo novi start?

Ako ne naiđemo ni na kakva nova iznenađenja, onda bi to moglo biti krajem septembra, početkom oktobra.

Po broju ljudi, CERN stvarno liči na jednu ogromnu fabriku. Kako upravljati tako velikim mehanizmom?

Jedina stvar koja drži sve na okupu jeste motivacija. Šef eksperimenta nikom ne može da kaže "Ti moraš da uradiš ovo." Jedino što može reći je: "Ako uradiš to, mi možemo ovo." Svako radi ono za šta je kompetentan i pokušava da isporuči ono što je obećao. Ako to ne učini, neće biti dobro viđen u zajednici. A svakog u njoj pokreće njegova motivacija. To je fascinantno jer je to jedna vrsta sociološkog eksperimenta.

Šta bi Srbija kao zemlja dobila učlanjenjem u CERN?

Mislim da to pitanje ima nekoliko aspekata. Jedan aspekt su istraživači koji su uključeni u eksperiment. Kao što znate, srpski fizičari do jednog stupnja već rade na tim eksperimentima. Ali, kad postanete članica, onda imate mogućnost da radite u CERN-u kao deo plaćenog osoblja, što je nemoguće ako niste iz zemlje članice. To je zgodno jer onda vaši naučnici imaju mogućnost da u CERN-u borave duže vreme i ostvare mnogo više kroz međunarodnu saradnju.

Druga važna prednost je da firme iz Srbije mogu da konkurišu za one ugovore za koje ne mogu ako Srbija nije zemlja članica. Tada ta preduzeća dobijaju više novca i što je vrlo značajno, osvajaju neke sasvim nove tehnologije. Te tehnologije posle mogu da preuzmu, primenjuju i razviju dalje.

Jedan vrlo važan aspekt je obrazovanje. Možete da iskoristite CERN za obrazovanje mladih stručnjaka i to ne samo u oblasti fizike elementarnih čestica već i u tehnologijama superprovodnosti, elektronici, računarstvu, građevinarstvu, pa čak i administraciji. I sve to možete da pribavite za vaše mlade ljude.

Mislim da su mladi obrazovani ljudi ključ za zemlju koja nema prirodne resurse, kao što je Srbija, ili na primer Nemačka. Mladi ljudi su prirodno bogatstvo, ali ga imate samo ako te ljude obrazujete, a CERN je jedinstvena prilika za to.

Preuzeto iz Nedeljnika VREME.