DUGI RAT

Svjetski su mediji nedavno izvijestili o rezultatima najnovijih istraživanja provedenih u sklopu globalnog LHC-projekta u CERN-u (Europsko vijeće za nuklearna istraživanja) koja se odnose na Higgsov bozon (u javnosti poznat pod nazivom Božja čestica). O kakvom je otkriću riječ novinarka Vjesnika Jadranka Klisović upitala je prof. dr. Ivicu Puljaka sa splitskog FESB-a koji je već dulje angažiran na LHC-projektu u kojem sudjeluje s još nekoliko hrvatskih stručnjaka sa splitskog područja ...

IVICA PULJAK

Hrvat sa stotinjak top-svjetskih znanstvenika traži Božju česticu

Piše: Jadranka Klisović / Vjesnik
Izvor: Vjesnik

"CERN-ovi znanstvenici isključili su postojanje Higgsova bozona u jednom velikom području, ali su došli do spoznaja o naznakama njegova postojanja što će se napokon potvrditi do kraja godine. Inače, grupa znanstvenika sa Sveučilišta u Splitu započela je suradnju sa CERN-om 1993. godine na poziv prof. dr. sc. Daniela Denegria.

Suradnja je počela vrlo skromno, izradom jednog diplomskog rada. Ubrzo nakon toga, u ljeto 1994. godine, priključili smo se CMS (Compact Muon Solenoid) kolaboraciji, koja je tada gradila CMS-detektor. Prof. Denegri jedan je od začetnika ideje da se izgradi CMS-detektor, inače jedan od dva velika detektora, uz dva manja, ALICE i LHCb, kojima se danas služimo za proučavanje fizikalnih procesa proizvedenih u sudarima protona ili iona u velikom sudaraču hadrona (Large Hadron Collider LHC).

Nakon skromnih početaka, nekoliko nas koji smo napravili doktorate u inozemstvu ili Hrvatskoj, vratili smo se ponovo u Split, te danas imamo respektabilnu grupu od desetak znanstvenika koji mogu surađivati na vrhunskim znanstvenim projektima i kod nas.

Važno je reći da smo ovo postigli zahvaljujući konstantnoj podršci naših matičnih institucija, Fakulteta elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje i Prirodoslovno-matematičkog fakulteta, Sveučilišta u Splitu i Ministarstva znanosti, obrazovanja i sporta.

Osim nas u Splitu, u suradnji s CERN-om sudjeluju i grupe znanstvenika iz Instituta Ruđera Boškovića (grupu u CMS-u predvodi dr. sc. Vuko Brigljević) i s Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu, koja je član ALICE kolaboracije i vodi prof. dr. sc. Mirko Planinić.

Naša grupa u Splitu prije svega radi na potrazi za Higgsovim bozonom, gdje smo izravno sudjelovali u rezultatima koji su objavljenima potkraj prošle godine. Kolege iz IRB-a rade na studiranju fizikalnih procesa koji uključuju više tzv. vektorskih bozona u konačnom stanju, dok kolege s PMF-a rade na fizici teških iona.


Vjesnik: Koji su glavni ciljevi istraživanja u LHC-projektu?

- Glavni su ciljevi svih ovih pokusa proširivanje fundamentalnog znanja o prirodi u nova energijska područja koja su sada dostupna u sudarima hadrona u LHC-u. Specifičnije, najvažniji ciljevi su objašnjenje porijekla mase elementarnih čestica tj. potraga za Higgsovim bozonom, potraga za novom fizikom van standardnog modela - što bi moglo objasniti porijeklo dijela tamne materije u svemiru - potraga za kvark-gluonskom plazmom - stanje materije vrlo blizu samom početku svemira itd.

Prirodni nastavak naših aktivnosti bio bi osnaživanje teorijskog dijela istraživanja, što bi se moglo postići privlačenjem na povratak u Hrvatsku našeg najboljeg teorijskog fizičara u svijetu, prof. dr. sc. Gorana Senjanovića. On radi u međunarodnom centru ICTP u Trstu, spreman je doći u Hrvatsku i pomoći razvoju teorijske fizike kod nas. Na nama je da pokušamo, zajedno s čelnicima Instituta Ruđera Boškovića, Sveučilišta u Splitu i Ministarstva, pronaći najbolji način za njegov povratak i tako učiniti veliki korak za razvoj fundamentalne znanosti u Hrvatskoj.

Vjesnik: Kakva su dosadašnja iskustva rada za CERN i na LHC-projektu, kakvi su uvjeti suradnje, modeli istraživanja?

- Dosadašnja su iskustva izvanredna. Naše grupe rade u međunarodnim kolaboracijama koje imaju nekoliko tisuća znanstvenika iz cijelog svijeta. Kolaboracija CMS ima oko 3600 znanstvenika iz 183 institucije iz 38 zemalja. Naš se svakodnevni posao sastoji od suradnje s kolegama iz cijelog svijeta, a naši znanstveni novaci pišu doktorate u izravnoj suradnji s najboljim znanstvenicima iz tog područja u svijetu, a često pišu i same doktorate na prestižnim svjetskim znanstvenim institucijama (npr. znanstveni novaci iz Splita Roko Pleština i Marko Kovač upravo pripremaju na prestižnoj francuskoj instituciji Ecole Polytechnique gdje zahvaljujući podršci francuskog veleposlanstva u Hrvatskoj i francuske vlade, provode jedan dio godine u Francuskoj, a jedan dio u Splitu).

CERN-ovi su pokusi prvi primjeri uistinu globalne suradnje u kojoj se pokazuju da se cijeli svijet može ujediniti na zajedničkim idejama, a to su znanstvene ideje. Model istraživanja koji je razvijen u velikim kolaboracijama na CERN-u sada se pokušava proširiti i na druga znanstvena područja.


Vjesnik: Može li se istraživanje u Centru za nuklearna istraživanja u Švicarskoj pojednostavljeno, kako je to učinjeno u medijima, nazvati potragom za Božjom česticom i zašto?

- Potraga za Higgsovim bozonom, koji je nesretno nazvan Božjom česticom, tj. objašnjenje porijekla mase svih elementarnih čestica, jedan je od najvažnijih ciljeva istraživanja LHC-projekta. Osim toga, provjerava se valjanost standardnog modela fizike elementarnih čestica, jedne od fundamentalnih teorija prirode, u novom energijskom području te se traga za novim fizikalnim fenomenima. Riječ je uglavnom o stanju materije u ranom svemiru, postojanju novih čestica, prirodi tamne materije.


Vjesnik: Smatrate li kao znanstvenik da čovjek može pronaći nešto što je Božje, odnosno koliko vjerujete u uspješnost tog velikog i skupog projekta koji je spojio tisuće svjetskih znanstvenika?

- Mislim da ta znanstvena istraživanja, kao uostalom ni bilo koja druga, nemaju nikakve veze s religijama. Taj se projekt već pokazao vrlo uspješnim. Predstavlja prirodan nastavak ljudskih nastojanja za razumijevanje prirode koja traju već tisućama godina. Najraniji su takvi eksperimenti izvedeni već prije stotinjak godina.

LHC je samo najnovija generacija tih eksperimenata, a predstavlja jedan od najvećih (fizički i prema broju uključenih znanstvenika) eksperimenata u povijesti znanosti. Njegov se uspjeh temelji na suradnji znanstvenika iz cijelog svijeta. Rad na dizajnu i konstrukciji LHC-akceleratora i pripadnih detektora trajao je oko 20 godina. Cijeli sustav izvrsno funkcionira već dvije godine (nakon početnih problema) i očekuje se da će se koristiti za istraživanje sljedećih 20 godina.

Prošle dvije godine dokazuju da cijeli projekt izvrsno funkcionira i daje nam nadu da su ispred nas vrlo uzbudljive godine istraživanja. Što ćemo pronaći, ne znamo, ali to je i cijeli smisao znanosti - istraživanje nepoznatog. Tko zna koje tajne priroda krije? Na nama je da ih pokušamo pronaći.


Vjesnik: Što za fizičare znači otkrivanje Higgsova bozona? Može li se reći da su znanstvenici na pragu otkrivanja vječne tajne postanka svemira ili će na konačne spoznaje trebati još pričekati?

- Pronalazak Higgsova bozona ukazao bi nam na mehanizam kojim sve elementarne čestice dobivaju svoju masu, što bi bio izuzetno važan rezultat koji bi upotpunio standardni model elementarnih čestica i njihovih interakcija. Energijski uvjeti kakvi se proizvode u sudarima protona i teških iona odgovaraju uvjetima kakvi su vladali u vrlo ranom svemiru, kad je bio star jedan milijunti dio jednog milijuntog dijela jedne sekunde, što je jako blizu samom početku svemira.

Stoga bismo mogli reći da se u tim istraživanjima ispituje kako je izgledao svemir kad je bio vrlo mlad. No naš cilj nije otkrivanje tajne postanka svemira. Sam trenutak postanka svemira nije danas dostupan eksperimentalnim istraživanjima tog tipa.

Vjesnik: Kakvi su se energijski uvjeti uspjeli stvoriti u akceleratoru i kakve su karakteristike tunela? U početku se kvario, jesu li problemi otklonjeni?

- Energijski uvjeti odgovaraju vrlo ranom svemiru, vrlo blizu samom početku. Tehnologija koja se koristi za stvaranje takvih uvjeta vrlo je kompleksna, ali predstavlja samo najnoviju generaciju sličnih pokusa (najveći projekt prije LHC-a završen je u rujnu prošle godine nedaleko od Chicaga i stvarao je slične uvjete, tj. oko 10 puta manju energiju).

Karakteristike LHC-projekta su vrlo impresivne: tunel opsega 27 kilometara, 100 metara ispod zemlje, s četiri jako velike podzemne eksperimentalne dvorane u kojima su smješteni detektori veličine zgrade od pet katova, teški po 15.000 tona, koji imaju na desetke milijuna elektroničkih kanala koji se iščitavaju po 40 milijuna puta u jednoj sekundi i prozvode izuzetno velike količine podataka.

U godinu dana proizvede se tolika količina podataka koji kad bi se stavili na CD-ove i onda CD stavili jedan na drugi, stvorili bi toranj visok 20 kilometara. Podaci se distribuiraju računalnoj mreži od nekoliko stotina tisuća računala smještenih po cijelom svijetu. Jedan dio tehnologije koja se koristi u tim istraživanjima nije ni postojao nego je razvijen upravo za ta istraživanja, a sada se koristi u medicini, optici, elektronici...


Vjesnik: Je li znanost uspjela stvoriti antimateriju i zašto je više nema u prirodi? U čemu je tajna?

- Znanost je razumjela da u prirodi, osim materije, postoji i antimaterija. Antimaterija postoji u prirodi u vrlo malim količinama. Proizvodi se u središtima zvijezda, u kozmičkim zrakama, u raspadima elemenata oko nas te je znanstvenici proizvode u laboratorijima. Zašto je nema u većim količinama, misterij je koji se pokušava riješiti, među ostalim, i u našim istraživanjima u LHC-projektu.


Vjesnik: Dio znanstvenika smatra vrlo opasnim sudaranje protona u kružnom tunelu i navodi kako su takvi snažni sudari krivci za potrese, da mogu prouzročiti tsunamije i erupcije vulkana.

- Takve tvrdnje nisu ozbiljne i ne bih ih komentirao. Ti sudari sigurno nisu odgovorni za potrese, tsunamije, erupcije vulkane niti ništa slično tome.


Vjesnik: U kružnim tunelima događaju se najveće moguće brzine. Mogu li one izazvati stvaranje tzv. minicrnih rupa, kako neki navode?

- Hadroni se u LHC-projektu ubrzavaju do brzina koje praktički odgovaraju brzini svjetlosti (99,9999991 posto brzine svjetlosti). To znači da naprave oko 11.000 krugova u LHC-tunelu u jednoj sekundi. Ali ne postoji mogućnost da se proizvedu minicrne rupe koji bi uništile ovaj svijet. Postojanje minicrnih rupa koje bi se odmah nakon nastanka raspale u druge čestice i ne bi predstavljale nikakvu opasnost, samo je jedna od teorijskih hipoteza koje se ispituju, ali bih rekao da nije jako vjerojatna.


Vjesnik: Možete li komentirati poruku filma "Anđeli i demoni« Dana Browna? Jesu li znanstvenici svjesni koliko njihov rad na tom projektu "izaziva« Crkvu i vjernike i može li se naći poveznica između religioznosti i znanstvenih istraživanja na CERN-u?

- Znanstvena istraživanja i religija nemaju nikakvih dodirnih točaka. Film "Anđeli i demoni« je znanstveno-fantastični film (rekao bih ne pretjerano dobar), tj. film kakvih je napravljeno jako mnogo i ne bi se trebao uzimati previše ozbiljno.


Vjesnik: Kako iz perspektive jednog uspješnog fizičara izgleda priča o nastanku, a kako o smaku svijeta?

- Znanost je vrlo uspješno objasnila razvoj svemira od samih početaka (od trenutka vrlo blizu samom početku) do danas, zahvaljujući radu mnogih znanstvenika iz raznih područja (fizike elementarnih čestica, astrofizike, kozmologije itd.). Danas živimo u posebnom razdoblju kad doznajemo neke od najvećih tajni prirode. Sam početak i kraj svemira su i dalje u domeni nagađanja.

Naravno, postoje znanstveno utemeljena nagađanja koja koriste trenutačno znanje i pokušavaju predvidjeti što bi se moglo dogoditi u budućnosti ili kako je sve nastalo. No bez detaljnih eksperimentalnih provjera ne možemo smatrati da to znamo. Meni je, kao i većini znanstvenika, drago razmišljati o tome, ali moramo biti uvijek svjesni da, za sada, to spada u područje spekulacija, a ne znanstvenih spoznaja.


Vjesnik: Koliki vam izazov predstavlja sudjelovanje u radu na tako velikom, globalnom i skupom projektu?

- I ja sam, kao i svi moje kolege, jako zadovoljan što mogu raditi na takvom projektu. Posebno je izazovno raditi u međunarodnom okruženju, s mnogo kolega iz cijeloga svijeta, susretati se s različitim kulturama, običajima, navikama. Istodobno nas sve to osobno obogaćuje i zbog toga smo jako zadovoljni.

Inače, riječ je o radu u najvećim znanstvenim kolaboracijama u povijesti ljudskog roda, što predstavlja i zanimljiv sociološki eksperiment. Uspješnost rada kolaboracija daje odgovor na pitanje može li cijeli svijet napraviti nešto zajedno. Odgovor je da može.


Vjesnik: Negdje sam pročitala da ste odnedavno voditelj skupine znanstvenika koji tragaju za Higgsovim bozonom.

- Od prošle sam godine, zajedno s kolegicom Chiarom Mariotti iz Torina, voditelj grupe od stotinjak znanstvenika iz cijelog svijeta koji traže Higgsov bozon kroz njegov kanal raspada u dva tzv. Z bozona. Potkraj godine smo prezentirali rezultate našeg rada, a uskoro ćemo poslati i članke najprestižnijim znanstvenim časopisima.

Cilj istraživanja je pronaći Higgsov bozon ili isključiti mogućnost njegova postojanja u najjednostavnijem, ali i najelegantnijem modelu. Očekujemo da ćemo konačne rezultate s podacima imati već ove godine, naravno ako se na LHC-projektu nastavi raditi kao do sada. Prvi preliminarni rezultati očekuju se potkraj godine.


Vjesnik: Kojim se sve uređajima koristite u radu na CERN-u i koliko su oni važni za napredak?

- Uređaji predstavljaju uglavnom najnovije i tehnološki najzahtjevnije znanstvene instrumente. Vrlo često se dogodi da tehnologija koja se želi koristiti ili ne postoji ili nije dovoljno razvijena. To nije samo po sebi čudno, jer je riječ o istraživanju nepoznatog, tj. pomicanju granica ljudskog znanja, te znanstvenici moraju sami razviti tehnologiju koja im je potrebna. Vrlo često se to radi u suradnji s visokotehnološkim tvrtkama koje na kraju tu tehnologiju komercijaliziraju ili se tehnologija proglasi javnim dobrom cijelog svijeta, kao što je to bilo u slučaju world wide weba, koji je izumljen na CERN-u početkom 1990-ih godina.


Vjesnik: Kad će Hrvatska postati i formalna članica CERN-a i zašto to nije postala do sada?

- Hrvatska sudjeluje u istraživanjima u CERN-u na temelju sporazuma o suradnji koji se produljuje svakih nekoliko godina. CERN je najveći laboratorij na svijetu, čije su članice donedavno mogle biti samo europske zemlje, ne nužno i članice EU-a. Nedavno je CERN promijenio politiku članstva i otvorio se cijelom svijetu. Sada članicom CERN-a može biti bilo koja zemlja svijeta.

Uvjet za članstvo u CERN-u je, uz želju neke zemlje za članstvom, postojanje snažne zajednice eksperimentalnih i teorijskih fizičara, koji mogu ravnopravno sudjelovati u is traživanjima u CERN-u, razvijena tehnološka infrastruktura za sudjelovanje kompanija u razvoju novih tehnologija i sudjelovanje u natječajima CERN-a.

Zahvaljujući konstantnoj podršci Ministarstva znanosti, znanstvenih instituta i sveučilišta, u prošlih 20 godina u Hrvatskoj su stasale grupe znanstvenika koji mogu ravnopravno sudjelovati u istraživanjima na CERN-u, a postoje i kompanije koje mogu sudjelovati u razvoju novih tehnologija i tako proširiti i poboljšati područje svog djelovanja. Stoga mi znanstvenici iz područja fizike visokih energija smatramo da je došlo vrijeme da se Hrvatska i službeno aplicira za pridruženo članstvo u CERN-u.

Pridruženo članstvo predstavlja ili predstadij punog članstva ili trajno stanje, ovisno o željama pojedine zemlje. Za vrijeme pridruženog članstva plaća se sniženi iznos članarine, od milijun švicarskih franaka na godinu.

Nedavno je hrvatska Vlada prihvatila započeti proces primanja u pridruženo članstvo osnivanjem radne grupe koja će izraditi dokument za službenu aplikaciju. Ako se taj proces nastavi započetim tempom te se aplikacija za članstvo preda u ožujku 2012., Hrvatska bi mogla postati pridružena članica CERN-a u rujnu ove godine.