CERN, Higgsov bozon i nova fizika

Doba bozona Dan prije 11. rujna za svijet neće biti “sudnji dan”, ali može biti presudan ako najveći pokus u povijesti otkrije kako je sve zapravo počelo stranica 23.

OBZOR TJEDNIK

Večernjeg lista Subota, 6. rujna 2008., broj 256

dosje NA PRAGU OTKRIĆA TAJNE POSTANKA

piše Miroslav Ambruš-Kiš

Nova No va fizi fizika ka Bi li Einstein opet poželio da spali svoj prst?

 A 

lbert Einstein napisao je 2. kolovoza 1939. godine pismo predsjedniku Franklinu D. Rooseveltu. U 25 tipkanih redaka on se zalagao da se ubrzaju i koordiniraju nuklearna istraživanja.  Vjeruje se da je to pismo pridonijelo pridonijelo da se razvije nuklearna bomba. O tom je pismu genijalni fizičar, kad je čuo što se dogodilo u Hirošimi i Nagasakiju, držeći se za glavu rekao svom prijatelju nobelovcu Linusu Paulingu: – Mogao bih spaliti ovaj moj prst kojim sam pisao. Taj je potpis ispod pisma možda jedina pogreška koju sam učinio u životu zagovarajući da se napravi atomska bomba. Ali,

možda mi se može i oprostiti jer smo svi vjerovali da Nijemci najvjerojatnije rade na njoj, a oni bi atomsku bombu upotrijebili da od sebe učine nadmoćnu rasu. Einsteinov osjećaj krivice možda je ublažilo to što je 25. ožujka 1945. još jednom pisao predsjedniku Rooseveltu. Upozorio ga je na kataklizmičko razaranje kao rezultat ako se bomba doista upotrijebi. Predsjednik Roosevelt umro je 12. travnja 1945. Prvi nuklearni pokus izveden je u srpnju 1945. Američki avion bacio je atomsku bombu na Hirošimu 6. kolovoza 1945. Einsteinovo pismo u trenutku Rooseveltove smrti ležalo je neotvoreno na njegovu stolu.

nastavak na idućoj stranici

DRUŠTVO « 24 OBZOR

piše i snimio Miroslav Ambruš Kiš

Kraj fizik fizike e ili kraj svijeta svijeta? Prije nego što se zapečati golem uređaj u podzemlju Europskog centra za nuklearna istraživanja i počne najveći fizikalni pokus, posjetili smo mjesto gdje se otkriva tajna postanka

O

vo je najveći i najsnažniji mikroskop na svijetu – kaže za uređaj dug 21 metar, promjera 16 metara i težak ukupno 12,5 tisuća tona, smješten na dubini od sto meta-

provodljivi dijelovi koji mora ju besprijekorno raditi u zrakopraznom prostoru deset puta rjeđem nego na površini Mjeseca pri temperaturi blizu apsolutne ništice projektirani su i prototipovi su izrađeni u CERN-u.

brdo odbačenih čahura granata za brodske topove crnomorske flote. Cilindar je lijevan u Rusi ji, na mikronske je mjere izrezan u Španjolskoj. Mjerne su mu elemente doradili u Ukrajini, a optičkim ga provodnicima opre-

ugrađena je 71 tisuća tih prizmi iz stakla specifičnoj težine veće od čelika. CMS je samo jedna od dviju glavnih postaja na suprotnim stranama 27 kilometara dugog supraprovodljivog magnetnog prstena

DRUŠTVO « 24 OBZOR

piše i snimio Miroslav Ambruš Kiš

Kraj fizik fizike e ili kraj svijeta svijeta? Prije nego što se zapečati golem uređaj u podzemlju Europskog centra za nuklearna istraživanja i počne najveći fizikalni pokus, posjetili smo mjesto gdje se otkriva tajna postanka

O

vo je najveći i najsnažniji mikroskop na svijetu – kaže za uređaj dug 21 metar, promjera 16 metara i težak ukupno 12,5 tisuća tona, smješten na dubini od sto metara pod zemljom, prof. dr. Daniel Denegri dok se dizalom spuštamo u njegovu galeriju. Mikroskop? Naprava je mnogo snažnija i od nanoskopa kojima se skeniraju molekularni krajolici, pa bi se mogla zvati femtoskop. Kompaktni muonski solenoid (CMS) detektor je kojim se želi zaviriti u najsitnije čestice materije. Doktor Denegri već 20 godina živi i radi u Europskom centru za nuklearna istraživanja (CERN) zbog pokusa koji treba početi za mjesec, dva. Za to vrijeme koncipiran je i naporima osamdesetak zemalja svijeta na visoravni iznad Ženeve izgrađen aparat za najkompliciraniji i najambiciozniji nuklearni pokus u povi jesti čovječanstva, Veliki Veliki sudarač hadrona (LHC).

provodljivi dijelovi koji mora ju besprijekorno raditi u zrakopraznom prostoru deset puta rjeđem nego na površini Mjeseca pri temperaturi blizu apsolutne ništice projektirani su i prototipovi su izrađeni u CERN-u. Sastavni dijelovi proizvedeni su u Francuskoj, Njemačkoj, Italiji,  Americi, Japanu... Japanu... Svi koji su pridonijeli nekim rješenjem, materijalom ili tehnologijom sada već profitiraju – kaže dr. Denegri. Nimalo beznačajan doprinos je i našega Končara koji je izradio napojnice najvećega magneta na svijetu za što je dobio godišnje priznanje CMS-a. Pomišljamo i da ovoga pokusa ne bilo bez Teslinih izuma... Zanimljiva je gradnja 1500 tona teškog bakrenog cilindra hadronskog kalorimetra. Morao  je biti iz masivnoga bakra. Odakle im toliko? Javio se kolega znanstvenik Rus koji je znao za

brdo odbačenih čahura granata za brodske topove crnomorske flote. Cilindar je lijevan u Rusi ji, na mikronske je mjere izrezan u Španjolskoj. Mjerne su mu elemente doradili u Ukrajini, a optičkim ga provodnicima opremili u SAD-u. Za slojeve kristalnog elektrokalorimetra fizičari su znali kakve osobine mora imati kristal, ali postoji li takav? Jedan je fizičar specijalist za scintilacijske kristale znao. Kristalno staklo iz volfram-olova koje je predložio odgovaralo je, ali je bilo iznimno rijetko – ukupno dva kubična centimetra na svijetu.

Čarobni kristali

Danas ga je, proizvedenog uglavnom u Bogorodijsku u Rusiji i malo u Kini, u CMS ugrađeno 11 prostornih metara! U čeličnim jarmovima detektora u obliku kotača promjera 17 metara

U špilji Jamesa Bonda

Podzemna komora detektora CMS, ma koliko si netko unaprijed glavu napunio brojkama o uređaju, šokira prostranošću, a istodobno tjeskobnošću; koliko je tu nagurano tehnike! Špilje i šuplji vulkani ingenioznih negativaca iz filmova o Jamesu Bondu u usporedbi s onim što gledamo djeluju diletantski: gradila ih je mašta pripovjedača. Ovdje svaki zavrtanj ima smisla. – Fantastično je zapravo s koliko su poleta sve države stale iza svojih znanstvenika još dok smo smišljali što želimo izmjeriti i kako da to učinimo – prisjeća se profesor dr. Daniel Denegri. – Ovdje nije bilo političkog nadmetanja i podvaljivanja. Jednako su nam dobrodošle platforme, ograde i stube koje su izgradili u brodogradilištu u Engleskoj, a podnožja jarmova detektora u Pakistanu i Kini. Projektirana su u Njemačkoj, željezo je rezano u Sankt Peterburgu, a spojnice mehaničke strukture izrađene su u Češkoj. Najsuptilniji supra-

Francuska LHCb

CERN ALICE

ATLAS

Švicarska CMS    t   s    i    l    i    j   n   r   e    č   e    V    /    ć    i   v   o    k   u    V   a   n   e    l   e    J   :   a    k    i    f   a   r    G

ATLAS

LHCb

ALICE

CMS

ugrađena je 71 tisuća tih prizmi iz stakla specifičnoj težine veće od čelika. CMS je samo jedna od dviju glavnih postaja na suprotnim stranama 27 kilometara dugog supraprovodljivog magnetnog prstena u kojemu se pod velikim energijama ubrzavaju paketi protona da bi se promatralo njihovo sudaranje. CMS kod sela Cessyja u Francuskoj, a detektor ATLAS u samom kampusu instituta u Meyrinu je sa švicarske strane. Goleme se energije troše da bi se paketi snopova protona sudarali, a snažna magnetna polja detektora raspoređivala i bilježila putanje čestica iz takvih sudara. Koliko struje troše? – Naš “stari”, superprotonski sinkrotron u CERN-u kroz kružnu cijev dugu “samo” dva kilometra čestice nabija snagom do 450 GeV. Struje potroši koliko i cijela Ženeva. Višestruko veći i snažniji LHC, unatoč redu veličine snažnije energiziranim česticama, trošit će trećinu energije manje zahvaljujući novim materijalima, izolatorima i ponajprije rashladnim tehnologijama koje vodiče rashlađuju do supraprovodljivosti sa znatno manje gubitaka i velikim uštedama na električnim vodovima. Pazilo se na svaki cent, ali su se znanstvenici stalno dovijali tehnološkim rješenjima po kojima štednja ne bi ugrozila ciljeve pokusa ili kompromitirala ono što se ovim golemim naporom želi postići. Usput smo otkrili mnoštvo rješenja koja će, dakako, komercijalno iskorištavati tvrtke suradnici CERN-a.

Hoće li biti smak svijeta? 17 km

DVIJE METE LOVE ŠTO NASTANE U SUDARIMA Kroz sam kampus instituta CERN, blizu mjesta Meyrin koje je danas predgrađe Ženeve, provlači se švicarsko-francuska granica. Tu je i kontrolna zgrada pokusa ATLAS. Na suprotnoj strani vatrenoga prstena 17 kilometara zrakom, kod mjesta Cessy u Francuskoj, kontrolna je zgrada CMS-a, kompaktnog muonskog solenoida iznad sto metara dubokog okna. Na ta dva mjesta sudarat će se rafali ubrzanih protona koji će se ispaljivati iz manjega akceleratora. Pri punoj snazi i brzini paketi sa po mili jardom protona protona izlij izlijetat etat će u razmacima razmacima od 25 nanosek nanosekundi. undi.

Sve dogodovštine, dogodovštine, prilike i neprilike gradnje LHC-a i njegovih mjernih mjesta dr. Denegri mediteranski sočno “podebljava”: – Uređaj smo počeli graditi otprilike kad su Francuzi počeli graditi nuklearni nosač aviona “Charles de Gaulle”. Otprilike nam je pretpostavljena cijena gradnje

nastavak na idućoj stranici

ZNANOST

» 25

OBZOR

Dr. Daniel Denegri (lijevo) i autor ispred završnog kola jarma detektora čestica CMS u podzemlju velikog sudarača hadrona

DRUŠTVO « 26 OBZOR

KRAJ FIZIKE ILI KRAJ SVIJETA? A  P  P  H   O  T   O 

Velik će uspjeh biti zabilježe li naši senzori Higgsov bozon. Ja vjerujem da bi veći uspjeh bio kad bi se otkrile male crne rupe jer bi to značilo da za fiziku daljnjeg traženja više nema Dr. Daniel Denegri,

vrhunski nuklearni fizičar

Na Danu otvorenih vrata prošle nedjelje u CERN-u, posljednji put prije zatvaranja za javnost, bilo je 73 tisuće posjetitelja – dvaput više od očekivanja

Veliko je iskustvo surađivati na ovolikom projektu. Nevjerojatno  je koliko se nas uspijeva disciplinirano držati zadataka, nitko ne zabušava i ne zataji, a projekt mimo nas napreduje svojim putem Mr. Kristina Marasović, računalna stručnjakinja iz hrvatske kolonije u CERN-u

bila ista, a zajedno smo ga nekako i završili. Naravno, probili smo rokove i mi i oni, a i troškove. Mi za trećinu, a oni triput. Što je sa sigurnošću, pitamo. pitamo. Ovo  je ipak sam rub znanosti, znanosti, a mnomnogo je toga “s druge strane”. Može li se nešto oteti kontroli? – Svi ugrađeni materijali temeljito su nezavisno testirani. Oni koji nisu prošli vraćani su na doradu. Ipak, neki dan na Retoromanskom radiju odgovarao sam na besmislena pitanja o propasti svijeta. Neki pretpostavljaju da bi ga mogao uzrokovati ovaj uređaj. Malo ih zna da naša akceleratorska cijev nije ukopana toliko pod zemlju zbog zaštite od zračenja, nego zato da je postavimo na stabilnu kamenu podlogu koja se neće slijegati. Moglo bi biti i bitno pliće kad nam ne bi u desetinku milimetra bilo važno da članci magnetskih cijevi, koje u krug svijaju protonske snopove, ostanu nepomični. Odstupanje može napraviti štetu jer svaki članak stoji milijun dolara!

Koliko je tužba ozbiljna

Radim na ATLAS-u, ali stalno pratim što se događa s našima na CMS-u. Volio bih se poslije mnogo godina rada u stranim institutima skrasiti kao predavač u Hrvatskoj Dr. Damir Lelas, nuklearni fizičar, član kanadske ekipe u CERN-u

Nisu li sumnjičava pitanja potaknuta zapravo vijestima o tužbi koju su 22. ožujka protiv Fermilaba i CERN-a podigli fizičari  Walterr Wagner  Walte Wagner i Luis Sancho tražeći da Nacionalna zaklada za znanost, američko Ministarstvo energije, Fermilab iz Illinoisa i CERN odmah obustave pokuse na LHC-u? Tvrde da se u uređa ju mogu pokrenuti procesi koji mogu izazvati smak svijeta. Traže da se o tome javno progovori. Tvrde da bi, ako se proizvedu, sićušne crne rupe mogle progutati svijet. A ako se proizvedu protoni koji se kao i poznati sastoje od gornjih i donjih kvarkova, ali u sebi sadrže i tzv. stranu tvar,

kao stabilniji od protona iz našeg materijalnoga svijeta, bi li mogli potpuno promijeniti prirodu svijeta? U ponedjeljak, 26. ožujka, okružna sutkinja na Havajima Helen Gillmor prihvatila je tužbeni zahtjev i proslijedila ga sucu Kevinu S. C. Changu koji  je prvo ročište sazvao za 16. lipnja. Predmet proučava havajski pomoćnik državnoga odvjetnika Derrick Watson koji na ročište ne bi smio doći nepripremljen... Čini se, ozbiljan pravni posao? – pitamo profesora Denegrija. – Gospodin Wagner je sličan podnesak imao i 1994. zbog Relativističkog sudarača teških iona iz Brookhavena u Uptonu, država New York – prepoznaje “mušteriju” dr. Denegri. Uređaj radi od 2000. godine i uz njegovu se pomoć prilično prodrlo u dosad nepoznate osobine tvari, vremena i prostora, ali se ni izdaleka nije dogodilo ništa rizično, tumači dr. Denegri. U CERNu će se doista, kao nikad u povi jesti svemira, simulirati uvjeti koji su vladali u milijuntinki prve milijuntinke sekunde od trenutka stvaranja svemira, kako kažu  jedni, ili početka Velikoga praska, kako kažu drugi. Prvi put umjetno i prvi put od početaka postojanja prije 12 milijardi godina. – U simuliranje takvoga stanja ulažemo goleme energije da bismo iz sudara protona dobili tek nekoliko vrlo kratko živućih čestica koje moraju postojati jer tako kažu teorijske analize, a mi ćemo ih spremno uhvatiti i analizirati njihovu prirodu. Nema drugoga načina da to učinimo, a moramo da bi znanost mogla dalje. Što je sa stranom tvari i opasnosti od monopolnih magneta, čestica koje nemaju dva pola, sjever i jug,

nego samo jedan. Sumnja se da bi one mogle započeti atome lančano pretvarati u neki drugi oblik  tvari? – Teorijski, fizika čestice strane tvari i jednopolnih magnetnih čestica predviđa, ali nigdje u svemiru nije uočen proces koji bi upućivao da takve čestice doista i postoje. Svim drugim poznatim česticama ionako nas stalno bombardira svemirsko zračenje. A u svemiru se događaju razmjene vrlo velikih energija i vrlo violentni procesi, razmjerima neusporedivi s našim sićušnim pokusom. Pokusom su i one, dakako, stavljene na kušnju kao i mnoge druge, mnogo dublje. Ovim naporom znanosti želimo omogućiti da ispravne produbi, neispravne odbaci te spokojno nastavi dalje istraživati.

Higgs i crne rupe

 A što je s predviđenim crnim rupama fentometarskih dimenzija? Kritičari tvrde da bi se one, izmaknu li nadzoru, počele grupirati i okrupnjavati te bi usisale materijalni svijet. – Jedan je od ciljeva pokusa na LHC-u da se otkrije postoji li i Higgsov bozon, pretpostavljena pojava koja ima masu, ali u njezinu središtu nema čestice. Bila bi velika stvar da Higgsov bozon otkrijemo i izmjerimo kako se ponaša jer bismo došli sasvim blizu počela tvari. Crne rupe su kao i Higgsov bozon kratkotrajuća iščezavajuća stanja. Ja bih osobno više volio da otkrijemo male crne rupe. Sam Higgsov bozon uputio bi da postoje još sitni je čestice i još raniji procesi koje treba istražiti, a ako bi se pojavile crne rupe, znali bismo da smo došli na sam kraj – rekao nam je profesor doktor Daniel Denegri.

Tužitelji koji traže zaustavljanje pokusa tvrde da će se crne rupe, izmaknu li nadzoru, početi grupirati i okrupnjavati te tako usisati svijet