Eksperiment veka: Put u središte "Velikog praska"

12:38

U Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja, koja se nalazi u blizini Ženeve, pre desetak dana izvršena je prva uspešna proba Velikog hadronskog sudarača, koji će poslužiti za izvođenje najvećeg naučnog eksperimenta ikada izvedenog. U narednih deceniju i po do dve naučnici će pokušati da potvrde ili opovrgnu važeće teorije koje nam govore kako je nastao univerzum i objašnjavaju poredak svega postojećeg. Zato ovaj poduhvat, i pre početka, slovi za eksperiment veka


Svet je munjevito obišla informacija da je u sredu, 10. septembra uspešno izvršena prva proba u Velikom hadronskom sudaraču (LHC), smeštenom u tunelu dugom 27 kilometara ispod sedišta Evropske organizacije za nuklearna istraživanja (CERN), u blizini Ženeve. Tada su kroz jednu od dve paralelne cevi projurili protoni uz energiju od sedam teraelektrona. Uspeh je bio prvi dokaz da je LHC funkcionalan i da je spreman za najveći eksperiment koji je čovek ikada preduzeo.
Reč je o poduhvatu čiji troškovi premašuju šest milijardi evra, a potrajaće između deceniju i po i dve. Projekat je okupio više hiljada naučnika sa desetina univerziteta i instituta iz preko 80 država sveta. Njihova ambicija je epohalnih razmera: da u LHC-u simuliraju stanje nalik na ono iz prvih trenutaka posle takozvanog „velikog praska” iz kojeg je nastao univerzum. Ako budu barem delimično uspeli, brojne naučne teorije ili pretpostavke biće potvrđene, odnosno opovrgnute.
Kroz dve cevi protoni će juriti u suprotnim pravcima neznatno sporije od brzine svetlosti. Oni će se sudarati u četiri detektora, što će oslobađati ogromnu energiju, ali i davati pravu reku informacija. U svakoj cevi će biti oko 3.000 snopova sa po 100 milijardi čestica. Njihovo sudaranje će se dešavati 40 miliona puta u sekundi. Za oktobar je predviđeno zvanično otvaranje LHC-a, ali će on krajem novembra biti privremeno zatvoren, da bi naredne godine opet krenuo sa radom, a 2010. dosegao maksimalnu snagu.

Očekivanja

Iako se u medijima najčešće pominje odgonetanje misterije „velikog praska” posle kojeg je nastao svemir, glavni i najizgledniji cilj je pronalaženje Higsovog bozona (ime po britanskom fizičaru Piteru Higsu). To je „božja čestica”, odnosno „sveti gral” kvantne fizike na kome je zasnovan trenutno važeći Standardni model teorije čestica, postavljen još šezdesetih godina prošlog veka. Higsov bozon je hipotetička čestica koja objašnjava poreklo mase kod materije (masa nije unutrašnje svojstvo trenutno poznatih čestica).
Kad je reč o „velikom prasku”, njegovom odgonetanju pomogla bi nova saznanja o antimateriji. Laički rečeno, antimateriju čine elementi koji su po nekim svojstvima suprotni od sastojaka materije. Na primer, antielektron (pozitron) ima pozitivno naelektrisanje, a antiproton negativno. Svaka čestica materije ima svoju antičesticu, a njihov susret dovodi do međusobnog uništenja i pretvaranja u energiju. Naučnici pretpostavlaju da je u „velikom prasku” postojala ista količina materije i antimaterije, ali ova druga je i dalje misterija.
Tamna materija je još jedna od kategorija koja je u fokusu učesnika velikog eksperimenta. To je za sada hipotetička kategorija koja nije u interakciji sa elektromagnetnim silama, ali se može osetiti preko gravitacije koja utiče na vidljivu materiju. Vidljiva materija čini samo četiri odsto energetske gustine univerzuma, tamna materija oko 22 odsto, dok ostatak otpada na tamnu energiju, takođe hipotetički entitet kojim se objašnjava ubrzanje u širenju univerzuma. Naučnici će tragati i za tajnama tamne energije.
Među ostalim ambicijama su dokazivanje ili opovrgavanje pretpostavke da su elektromagnetizam, te jaka i slaba sila samo različite manifestacije jedne svekolike sile, o čemu govore „velike objedinjujuće teorije”. Tražiće se odgovor na pitanje zašto je gravitacija slabija u odnosu tri ostale fundamentalne sile, da li postoji supersimetrija po kojoj svaki bozon od jednog celog spina ima svog parnjaka fermiona sa pola spina. Na nivou naučne fantastike je otkrivanje prirode crnih rupa i novih dimenzija, odnosno univerzuma.

Infrastruktura

Eksperiment se izvodi u kružnom tunelu dugom 27 kilometara, širokom 3,8 metara. Tunel je izgrađen još 1988. zbog prethodnog projekta (Velikog elektronsko-pozitronskog sudarača), koji je okončan 2000. Sve do izgradnje tunela ispod kanala La Manš, bio je to najveći građevinski poduhvat u Evropi ikada. Pošto je CERN lociran na samoj granici Švajcarske i Francuske, tunel na četiri mesta preseca liniju razgraničenja (većim delom je na francuskoj teritoriji). Dubina na kojoj se nalazi varira od 50 do 175 metara ispod površine.
Na tunelu, koji je modifikovan za potrebe novog istraživačkog projekta, raspoređeno je šest detektora. U četiri detektora dolaziće do sudara protona. ATLAS i CMS su velikih dimenzija i oni imaju više zadataka. ALICE i LHCb su manji, a i uži je spektar podataka koje prikupljaju. U medijskim izveštajima dva najmanja detektora se retko pominju, reč je o TOTEM-u i LFCf-u koji su zaduženi za registrovanje nekih veoma specifičnih informacija vezanih za tok eksperimenta.
Naučnici će uz pomoć ATLAS-a pokušati da odgonetnu fenomen masivnih čestica, a ako budu imali sreće još po nešto, poput novih dimenzija. Ovaj uređaj je prava grdosija, dugačak je 46 metara, prečnika 25, a težak oko 7.000 tona. Za ATLAS je izgrađena betonska hala dugačka 56, široka 25, a visoka oko 30 metara. Poseduje 100.000 senzora, kroz njega je razvučeno 6.300 kilometara kablova. CMS je manji, njegov unutrašnji prečnik je 6,3 metara, a dužina 12,5 metara. On će tražiti Higsov bozon i odgonetati misteriju tamne materije.
Uloga detektora ALICE je da prikupi podatke o „tečnoj” formi materije, koja se naziva kvark-gluonska plazma, a naučnici veruju da je ona postojala neposredno posle „velikog praska”. LHCb ima zadatak da otkrije šta se dogodilo sa antimaterijom. Pomenimo i neke frapantne brojke: u tunelu je instalirano više od 1.600 magneta koji se staraju za kružni protok čestica kroz dve cevi pri 99,99 odsto brzine svetlosti. Radnu temperaturu ovih magneta od 1,9 Kelvina (malo iznad apsolutne nule) održava 96 tona tečnog helijuma.


Kontroverze

I dok naučnici imaju velika očekivanja, prethodnih meseci su se čule brojne kritike. Tako je, između ostalog, više puta postavljeno pitanje da li je bilo preče potrošiti milijarde evra za eksperiment ili ih uložiti u rešavanje nekih urgentnih problema. A barem njih ima napretek, na primer to su globalno zagrevanje, glad i epidemije u nerazvijenim delovima sveta, prirodne katastrofe poput cunamija ili vulkanskih erupcija koje odnose hiljade života. Kritičari kažu da bi ublažavanje ili predupređivanje ovih nevolja bilo mnogo humanije.
Pošto je na televiziji čula da je eksperiment počeo, jedna tinejdžerka iz Indije je izvršila samoubistvo, verujući da dolazi smak sveta. Dvojica američkih naučnika podneli su u martu tužbu Okružnom sudu u Honoluluu sa zahtevom da se naloži obustavljanje poduhvata jer će on, smatraju naučnici, proizvesti crnu rupu koja će progutati Zemlju. Slično upozorenje stiže i od jednog eksperta iz Nemačke koji je, čak, zatražio medijski duel sa čelnicima CERN-a u kome bi objasnio kako eksperiment vodi čovečanstvo na rub ponora.
Međutim, ovakve kritike su odbačene, kako kod učesnika poduhvata, tako i među većinom stručnjaka. Da bi nastala crna rupa mase jednog kilograma, protoni u LHC-u bi trebalo da prave 600 miliona sudara u sekundi neprekidno tokom 33 miliona godina. Doduše, u CERN-u ne isključuju mogućnost stvaranja crnih rupa prilikom sudara u tunelu, ali kažu da će one biti jako male i kratkotrajne. To znači da nema bojazni kako će nestati po pola Francuske i Švajcarske, kako neki tvrde, a kamoli cela planeta.
I u pogledu dometa celog eksperimenta postoje kontroverzna mišljenja. Na primer, poznati fizičar Stiven Hoking sumnja da će u CERN-ovom tunelu biti pronađen Higsov bozon. On se kladio u 100 dolara da će rezultat biti negativan. Hoking se na neki način i raduje tome jer će neuspeh naterati fizičare da ponovu prionu na razmišljanja iz čega će proizaći nove teorije. Ipak, niko ne spori da je pored Ženeve u toku najveći naučni poduhvat koji je čovek ikada preduzeo, te da će on potvrditi ili opovrći brojne teorije i generisati nove.

Ekonomist, septembar 2008.

OKVIR: Srbija i CERN
Među 12 zemalja-osnivača CERN-a 1954. bila je i Jugoslavija. Međutim, 1961. SFRJ je istupila zbog manjka novca za članarinu (oko milion švajcarskih franaka godišnje). Proceduru za ponovno učlanjenje s kraja osamdesetih prekinuo je raspad države. Srbija je trenutno posmatrač, a učešće u eksperimentu naših stručnjaka iz „Vinče” i Instituta za fiziku omogućeno je protokolom o saradnji sa CERN-om iz 2005. Dva manja točka od čelika za ATLAS izradila je „Lola”, dok su „Zastava alati” pravili hidraulične držače.

Share This Story

Tags:

You Might Also Like

0 коментара