Poslovi gg Njutna i drugova

Bilo je to u sredu, 10. septembra, u 10.28. Nije se dogodio smak sveta, mada je Veliki sudarač hadrona, LHC (Large Hadron Collider), posle četrnaest godina razvoja i izgradnje, uspešno proradio. Pokretanje najveće mašine koju je čovek napravio pretvorilo se u medijski spektakl, svetske mreže su direktno iz kontrolne sobe prenosile napeto iščekivanje i onda – potpuni uspeh moderne eksperimentalne fizike.

Medijsko interesovanje je samo delimično bilo zasnovano na očekivanim naučnim i postignutim tehnološkim prodorima CERN-a, Evropske organizacije za nuklearna istraživanja (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire). Najave pokretanja akceleratora pratile su malo verovatne strepnje da će na njemu nastati male crne rupe i razne druge nepodopštine koje bi mogle da unište svet na ovaj ili onaj način, što je uvek prava medijska poslastica, mada niko iskreno ne veruje u mogućnost tog najcrnjeg scenarija. Možda ga se baš zato i treba plašiti.

Snop protona je pomoću superprovodnih magneta ubrzan i bez kolateralne apokalipse je obišao pun krug kroz 27 kilometara dug tunel akceleratora, koji se nalazi 100 metara pod zemljom kod Ženeve, na švajcarsko-francuskoj granici. U budućnosti će LHC raditi upravo to, odnosno ono što rade svi kružni akceleratori na svetu – ubrzavati čestice do ogromnih brzina tako što će ih jakim magnetnim poljima zadržavati na kružnoj putanji. Ovi ubrzani protoni će se potom sudarati u detektorima pomoću kojih će fizičari snimati sve što se tom prilikom dešava, o čemu smo više puta pisali u „Vremenu“.

Pokretanje tako velikog instrumenta kao što je LHC ne može se izvesti tako što se pritisne jedan taster – hiljade nezavisnih elemenata se prethodno mora uskladiti, svaki deo uređaja mora biti savršeno sinhronizovan, ništa ne sme da kasni ni milijarditi deo sekunde, a snopovi tanji od ljudske dlake ne smeju nigde da napuste putanju. Zato su fizičari koji su iz kontrolne sobe upravljali mašinom bili toliko oduševljeni uspehom, a odmah su počele da stižu čestitke iz bliskih laboratorija Fermilab u SAD i KEK u Japanu.

No, čemu sve to uopšte služi? Kada je 1994. projekat zvanično počeo, bilo je jasno da će LHC biti mašina koja će pružiti sve odgovore na pitanja o strukturi materije, a da bez eksperimenata na LHC-u neće biti novih saznanja o svetu elementarnih čestica. Fizika je eksperimentalna nauka još od Isaka Njutna (ili, tačnije, od Galileja, ali dobro) i sve fizičke teorije stoga moraju biti eksperimentalno proverene, pa tako i Standarni model, koji danas uspešno opisuje elementarne čestice. Bez ulaženja u nešto komplikovanije objašnjenje ovog zahteva, dovoljno je reći da u tom sićušnom nevidljivom svetu čestica od kojih je svet sačinjen nema gotovo ništa novo da se vidi sa dosadašnjom opremom. I da je bio potreban ili jači „mikroskop“ ili da fizičari bauljaju po mraku hipoteza.

Za tu namenu su još u februaru 1996. odobrena dva prva eksperimenta pod nazivima CMS i ATLAS. Svaki od njih ima svoj detektor ugrađen u kanal (i svaki od njih je čudo tehnologije), a zadaci su im identični – da ulove slavni Higsov bozon i da ispitaju šta je tamna energija. Kad smo prošle jeseni posetili CERN, videlo se da istraživači na ovim odvojenim eksperimentima ne žive baš u otvorenom nadmetanju ko će prvi uhvatiti famoznu Božju česticu, ali da su to potpuno razdvojeni sistemi, sa različitom upravom, organizacijom i postavkom istog eksperimenta. To će omogućiti da ako dođe do otkrića na jednom detektoru, susedni tim neutralno proveri rezultate komšija, što je uostalom zahtev za validnost svakog eksperimentalnog rezultata.

Higsov bozon je inače čestica koja će objasniti fenomen sasvim običan i u svakodnevici, kakav je masa. To je uostalom posao koji je rodonačelnik moderne fizike Isak Njutn započeo pre četiri veka. Naime, poreklo mase nije bilo jasno (šta je taj kvalitet koji imaju sve čestice) sve dok se nije pojavila hipoteza o Higsovom polju: nevidljivo Higsovo polje nastalo je u nekom trenutku posle Velikog praska i danas prožima čitav Univerzum, a svaka čestica koja interreaguje sa njim „dobija“ masu preko Higsovog bozona. Čestice poput fotona koje su hladnokrvne na Higsovo polje, nemaju masu. A što čestica više interreaguje sa ovim poljem, ona postaje sve masivnija.

Teorija štošta uspešno objašnjava, ali ima jedan problem već decenijama – niko nije uspeo da snimi nijedan Higsov bozon. Pošto je novi akcelerator mnogo moćna mašina, ubrzanja će biti takva da će se u sudarima snopova protona osloboditi dovoljno energije koja je potrebna da se Higsov bozon razmrda i bar na delić milisekunde virne u detektor. Da li će to zabeležiti CMS ili ATLAS, videćemo.

Pored ovih eksperimenata, na LHC-u će se pomoću sudara protona ispitati i drugi slučajevi. Tako će na eksperimentu ALICE biti simuliran prvi sekund posle Velikog praska, dok će četvrti detektor označen kao LHCb ispitivati antimateriju. No, još smo daleko od toga.

Događaj od prošle nedelje bila je uspešna proba koja je potvrdila da stvar radi, a LHC se trenutno sprema za jedno stvarno ubrzavanje. Prvi sudari snopova očekuju se krajem oktobra.