Kako smo uhvatili Higsa

„U ovom poslu, ako ste i programski direktor i idiot, uvek ste prvo idiot, a potom programski direktor“, kaže Serđo Bertoluči, direktor istraživanja Evropske organizacije za nuklearna istraživanja (CERN). Opušten, srdačan i neposredan, ovaj Italijan iza sebe ima impresivnu kako naučnu tako i karijeru rukovodioca na više akceleratorskih instalacija i eksperimenata. Trenutno zauzima najvišu poziciju koju jedan naučnik u fundamentalnim disciplinama može imati – rukovodi sa najvišeg mesta istraživanjima u CERN-u, ustanovi koja okuplja na hiljade fizičara iz celog sveta i to u trenutku kad ona objavljuje svoje najveće otkriće – rezultate poluvekovne potrage za takozvanom Božjom česticom. U Srbiji je Serđo Bertoluči boravio tokom jula kao gost tradicionalne CERN-ove Međunarodne škole visokih energija koja je ove godine održana ni manje ni više nego u Istraživačkoj stanici Petnica. Prepoznajući sa jedne strane Petnicu kao ustanovu za vanškolsko obrazovanje dragocenu u evropskim razmerama i Srbiju kao zemlju važnog naučnog partnera, CERN je u Petnicu stigao gotovo odmah nakon čuvenog seminara od 4. jula gde je objavljeno otkriće Higsovog bozona. Tako su se u Petnici, u novoizgrađenim kapacitetima, sredinom jula okupili gosti iz čitave Evrope. „Oh, pa Srbija nije novi član, ona je odavno sa nama. Srbija, odnosno Jugoslavija bila je osnivač CERN-a“, kaže Bertoluči u razgovoru za „Vreme“, dodajući da je sa novim pristupnim dokumentom možda otklonjen deo „nepravde prema Srbiji“, ali i da su „srpski naučnici i do sada veoma uspešno bili uključeni u istraživanja CERN-a“.

VREME: Na seminaru koji je održan 4. jula u CERN–u, a koji je izazvao svetsku pažnju, objavili ste da su oba eksperimenta koja su lovila Higsov bozon, i ATLAS i CMS, registrovala postojanje nove čestice. Šta sada zapravo znamo o njoj?

SERĐO BERTOLUČI: U ovom trenutku znamo da ta čestica postoјi. To znamo van ikakve statističke sumnje. Dva odvojena eksperimenta su nezavisno dobila rezultat sa nivoom poverenja od pet sigma. To znači da je verovatnoća da bi ovo mogao biti lažni signal manja od jedan u više miliona. Dakle, znamo da čestica postoji. Znamo i da je čestica bozon. (Prim. aut.: Bozoni su elementarne čestice u koje spadaju fotoni i drugi prenosioci interakcija, a kod kojih je karakteristika koju fizičari nazivaju spin uvek ceo broj, za razliku od fermiona koji imaju razlomljen spin i u koje spadaju elektroni, protoni, neutroni…) Takođe, znamo i da je ova čestica neutralna jer se raspada u finalno stanje koje je neutralno. I znamo, čini se, da je najverovatnije reč o čestici koja liči na Higsa.

Da li to znači da smo objasnili sve što je bilo sporno u razumevanju strukture prirode?

Slušajte, ovo uopšte nije konačno ishodište. Ovo je samo početak. Sada predstoji veliko istraživanje osobina Higsa i njegovog odnosa prema drugim česticama. Otkriće Higsovog bozona će imati brojne implikacije i na druge oblasti istraživanja, kao što je, na primer, teorija Velikog praska i istraživanje početka Univerzuma kada se on u jednom bljesku raširio za osamdeset redova veličine brzinom većom od brzine svetlosti. Za fiziku je ovo fundamentalno pitanje, jer se sada otvara prostor za nova istraživanja koja će nam reći mnogo o mehanizmima narušavanja simetrije. Moguće je i da otkrijemo da ih ima još i da iza svega stoji neko drugo objašnjenje, a ne ono koje nudi Standardni model. Ako je tačna teorija supersimetrija, onda bi trebalo da postoji pet vrsta Higsovog bozona, od kojih jedan ima malu masu, poput našeg. Ako slučajno na višim energijama otkrijemo još nekog Higsa, to će biti ne jedno, nego dva otkrića, koja će odmah potvrditi teoriju supersimetrija. A ako je ovo Higs koji je predviđen Standardnim modelom, mi znamo da Standardni model nije završna reč fizike. On nije kompletiran. Naime, još pre mnogo godina otkrili smo da sva materija od koje smo sačinjeni, od koje su zvezde sačinjene predstavlja samo četiri odsto Univerzuma. Ostatak je takozvana tamna materija i tamna energija, o kojima ništa ne znamo.

Koliko je to otkriće značajno za sam CERN? Da li ono opravdava sredstva koja su uložena u izgradnju akceleratora?

Mislim da mi u svakom trenutku možemo dokazati da je novac koji je investiran u nas, čak i za kratko vreme, veoma dobro investiran. Pogledajte sve te tehnologije koje su indirektno dobijene. Superprovodnost se već koristi. Čak i antimaterija. Niko ne prodaje gram antimaterije „Anđelima i demonima“, ali već se koristi kod pozitronsko emisione tomografije i pomaže u dijagnostifikovanju raka. A ko je to mogao zamisliti 1929. kad je Pol Dirak napisao svoje jednačine? To sve podiže kvalitet života običnih ljudi. Kada računamo koliko vraćamo investicija, to јe uvek plus, plus.

Nakon objavljivanja rezultata početkom jula, poznati časopis „Nju sajentist“ je izašao sa naslovnom stranom na kojoj je pisalo Higsterija. Jedan broj kritičara CERN–a smatra da ste svesno naduvali „medijski balon“ i da zauzimate previše pažnje.

Ne slažem se. Moguće je da taj pogled dolazi otud što se u ovom trenutku centralno mesto fundamentalne nauke nalazi u Evropi, a ne u Americi. Možda se to nekome ne sviđa, ali tako јe. Ovo otkriće јe istoriјsko dostignuće, to јe rezultat 48 godina istraživanja velikog broja ljudi. I to svi shvataјu. Pored ličnih osećanja, postoјi i prirodna logika da jednu uspešnu ideju podelite sa drugim ljudima. Sa što više drugih ljudi. Trenutna uprava CERN-a zaista poklanja puno pažnje na komunikaciju sa javnošću. Ali, to je isključivo zato što smatramo da treba ljudima objasniti šta radimo. Hoćemo da budemo potpuno transparentni. Fundamentalna nauka ima prednost da je sama po sebi transparentna – u njoj nema direktne zarade, niti privatnih interesa. A zahvaljujući transparentnosti, mi privlačimo interesovanje većeg broja građana. Zanimljivo je da su javnost i sami građani mnogo više od političara ubeđeni da јe dobra ideјa ulagati u nauku. Ipak, moramo uvek biti veoma otvoreni da objasnimo ljudima zašto smo mi dobra investiciјa. U modernom društvu je to veoma važno. To je jedini način da se, zahvaljujući radoznalosti običnih ljudi, u istraživanje investira više njihovog bogatstva. I da bi se to postiglo, јednostavno morate da delite svoјu viziјu, svoj san, ako hoćete, sa što je moguće većim broјem ljudi. Naravno, kada to uradite, vrlo je važno da u tome budete veoma otvoreni i iskreni. Da ne predstavljamo javno samo svoj uspeh, nego i neuspeh. Evo, u slučaju neutrina, kad se pokazalo da ipak nisu brži od svetlosti, mi smo bili sasvim otvoreni o tome. Nismo hteli da tu informaciju držimo u taјnosti godinu dana ili koliko već. Izašli smo i odmah objavili grešku. To je ono što u nauci treba da se uradi.

Hajde da još razgovaramo o tom slučaju sa OPERA eksperimentom. Da li je tu ipak reč o tome da je mnogo ljudi bilo obmanuto prvom informacijom da su neutrina brža od svetlosti i da Ajnštajn nije bio u pravu?

Pre svega, OPERA niјe eksperiment CERN-a. Ljudi ne shvataјu da je naše jedino angažovanje bilo što smo poslali neutrino tamo. Oni su merili brzinu neutrina. OPERA je tu vest o Ajnštajnu obјavila na jednom seminaru u CERN-u, ali ne postoјi јedno јedino lice iz CERN-a koje radi u Operi. To ljudi ne shvataјu. Naravno da ni mi nismo naivni. Kada su ljudi iz Gran Saso laboratorije prvi put došli u CERN i rekli nam: „Mi imamo takvu stvar“, mi smo odgovorili: „Slušajte, to nije baš bilo koja stvar.“ Oni su nas poslušali i mada su postojali ti rezultati, punih sedam ili osam meseci oni nisu objavljeni. U tom periodu su izvršene brojne provere. I tom prilikom nisu nađene nikakve greške, pa smo zaključili da je bolje da budu objavljeni, da se predstave zajednici i da se više ljudi uključi u to. Ponekad to ni mediji ne razumeju. Jedan italijanski novinar je hteo da prenese vest sa naslovom kako „CERN izgovara sebe za grešku“. Kad sam to video, rekao sam mu: „U redu, napiši tu stvar tako i čitaćeš o otkriću Higsa u ’Njujork tajmsu’.“ A stvar je u tome što on dobro zna i šta je OPERA i šta je CERN.

Morate priznati da je CERN na neki način prethodno garantovao da nije reč o grešci kao što je jedan isključeni kabl. Kako ste se vi lično osećali tog majskog jutra kad je trebalo da izađete i kažete novinarima da je merenje bilo pogrešno?

Nauka se doživljava kao nešto što mora uvek biti u pravu. Niјe tako. U nauci je mnogo važnije da uvek budem iskren, a ne u pravu. Dakle, ako samo prikazuјete svoјe uspehe, vi ne radite naučni posao. Ako pogledate saopštenje na tom seminaru i kako je rad napisan, u njemu nema tvrdnje o „otkriću“. Tu je rečeno – imamo ovu opservaciju, ali ne tvrdimo ništa. Samo pozivamo širu zajednicu da to proveri. I mi u CERN-u smo se uključili. Ubedili smo ostale eksperimentatore na Gran Saso laboratoriji da i oni izvrše merenja brzine neutrina. Obezbedili smo novi sistem za sinhronizaciju vremena jer je to bilo važno. I to je trajalo nekoliko meseci. U međuvremenu, OPERA je pronašla svoju grešku sa tim kablom nakon ponovljenih merenja. To smo objavili na konferenciji u maju.

Da li autoritet CERN–a tu zaista nije bitan? Evo, na primer, svako od nas može da ispusti olovku. I kad vidi kako ona pada, kaže okej, sve je u redu sa Njutnovim zakonima gravitacije. Međutim, u savremenoj fizici niko od nas ne može da proveri vaše instrumente, da vidi da li su svi kablovi na mestu. Preostaje samo da verujemo u autoritet da CERN zna šta meri.

Bio sam tamo i mogu vam reći, to je ipak bilo jedno lepo merenje, izmerili su brzinu neutrina sa tačnošću jedan u milion. Nauka јe kada nastavljate i putem koјi ne ide pravo. Zapamtite važnu stvar: mi nismo religiјa. Mi smo religiјa sumnje. Nema stalnih istina. To nije moguće u nauci. Јer istina јe bila samo privremena. Nađete Higsa i sledeći korak je da nađete nova pitanja. Mi smo sveštenici sumnje, kreativne sumnje. I to je veoma važno, moramo da budemo iskreni sa rezultatima.

U šta ste vi lično verovali – da je Ajnštajn pogrešio?

Ne. Nisam lično verovao da je Ajnštajn pogrešio. Jedan eksperimentalni rezultat ne znači otkriće. Nisam verovao u to iz više razloga. Evo jednog – ako je tačan rezultat koji je OPERA dobila, šta ćemo sa merenjem supernove iz 1987? Da je to bilo tačno, neutrina bi sa te supernove morala da stignu godinama pre svetlosti do Zemlje.

Da bi se zadovoljila ponovljivost otkrića, na akceleratoru su se odmah sprovela dva eksperimenta, ATLAS i CMS, koja su se međusobno takmičila u lovu na Higsov bozon, a sada se pominje samo to da je Higs otkriven u CERN–u. Ko je u stvari pobedio? Kome ide Nobelova nagrada?

Nobelova nagrada јe veoma stara koncepciјa. Ona јe nastala u vremenu kada su istraživačku grupa prosečno činili jedan, dva ili tri istraživača. Danas јe teško da među 6000 ljudi koji učestvuju u eksperimentu izabrati ko je najviše zaslužan. Naravno, postoјe ljudi koјi su doprineli više, ali to je zajednički poduhvat. Možda će Nobelov komitet u nekom trenutku promeniti stav, kao što јe učinila Nobelova komisija za mir, da se i Nobelova nagrada za fiziku može dati instituciјi ili velikom eksperimentu…

Moje pitanje se odnosilo na to ko će „dobiti Nobela“ između ATLAS–a i CMS–a. Odnosno, šta se dogodilo sa filozofijom dva nezavisna eksperimenta? I sa njihovom trkom?

Dva eksperimenta su se otvoreno takmičila do kraja. Kompeticije je bilo ne samo među eksperimentima nego i unutar njih, jer postoјe različite grupe za analize podataka, tako da je konkurenciјa bila na svakom nivou. Od samog početka mi smo razumeli koliko je to važno. No, krenuli smo svi u neistražene oblasti i bila je potrebna neka otvorenost jednog eksperimenta za drugi. U slučaju otkrića Higsa, oba eksperimenta su samostalno izvršila svoje analize. Nikakve rezultate nisu međusobno podelili pre nego što su obe strane imale јavni sastanak sa nama i predstavili nam nalaze. Međutim, imali smo saglasnost da će ako jedan od dva eksperimenta uoči Higsa, ipak javiti drugom „ulovili smo ga, on postoji“ i bez ikakvih detalja sačekati nekoliko nedelja da drugi eksperiment još jednom pregleda svoje podatke. Nakon toga svi će, i ATLAS i CMS, znati da ga vide prvi put, ali važno јe i da je svaki eksperiment imao vremena da proveri podatke. Osetljivost oba eksperimenta je prilično slična, ali oni jesu različiti. Imaјu različitu strategiju, različite sistematske greške, različite ljude. Neophodno je da budu odvoјeni, јer tako dobijamo nezavisne podatke.

Iz ugla filozofa da li bi to izgledalo dovoljno? Da li ovde stvarno imamo dva nezavisna merenja da bismo govorili o otkriću?

Čak ni ATLAS nije samo jedan nezavisni eksperiment. To je mnogo eksperimenata. Isto je i sa CMS-om. Ponavljanje je sprovedeno i unutar svakog od njih. Na primer, kad su prolazili kroz podatke iz ove godine, zaboravili su na podatke iz prošle. Znamo te podatke predobro, hajde da sasvim nezavisno gledamo ovogodišnje podatke sa detektora.

Oba eksperimenta su koristila metode slepe analize. Tako smo izbegli da istraživači unapred nametnu svoj selekcioni kriterijum, svoje izbore i favorite. U tom smislu, svaki eksperiment je pri analizi podataka paralelno sprovodio mnogo eksperimenata. Svaka saradnja je na istu temu menjala pristup, ljude i deo koji istražuju. Pošto podataka snimljenih na detektorima ima mnogo, možete da ponavljate eksperiment koliko hoćete puta sa sasvim različitom sistematikom. Drugim rečima, eksperimentalni rad je potpuno u skladu sa modernom epistemologijom.

Kako izgleda CERN budućnosti?

Spremamo se za nove avanture. Ako sada ne mislite o tome šta ćete raditi za deset, dvadeset godina, već ste mrtvi. Potrebno je da možda, pored LHC-a, razvijemo jednu specijalnu mašinu vrlo visoke preciznosti. Lepa stvar kod ovog perioda je da smo otkrili „poznato nepoznato“. Učinićemo ga više poznatim, ali smo sada spremni da zakoračimo i ka „nepoznatom nepoznatom“.

Ako se krećemo ka „nepoznatom nepoznatom„, kako znate kuda krenuti?

To jeste sofisticirano pitanje, ali mi ipak dobro znamo da se većina stvari koje su „nepoznato nepoznate“ nalazi na znatno višim energijama. Opasnost sa „nepoznatim nepoznatim“ jeste da uvek vršite apriori selekciju podataka koje dobijete u detektoru. Tu se među česticama dogodi više miliona interakcija u sekundi, ali mi registrujemo samo onu koja je zanimljiva za nauku. Dete sa prljavom vodom, kako kažemo u Italiji. No, selekcioni mehanizam je takav da ne baca sve te sada suvišne podatke, kako bi se kasnije mogli analizirati. Jer, priroda je ponekad lukava. Imam nekad utisak da priroda uspeva da ostane misteriozna tako što koristi naše predrasude. Često odbijamo da gledamo u novu stvar, jer apriori mislimo da znamo šta ćemo videti.

foto: reuters

foto: ivan šepić