Birželio viduryje Europos branduolinių tyrimų centre (CERN) ruošiamasi paleisti vieną svarbiausių šiuolaikinio mokslo instrumentų – didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą. Apie tai kalbamės su Teorinės fizikos ir astronomijos instituto branduolio teorijos skyriaus jaunesniuoju mokslo darbuotoju Vidu Regelskiu ir Vilniaus universiteto Teorinės fizikos katedros docentu dr. Thomu Gajdosicu.
Į šią vasarą Europoje prasiversiančią „laiko bedugnę“ bus nukreiptos viso pasaulio fizikų akys.
Birželio viduryje Europos branduolinių tyrimų centre (CERN) ruošiamasi paleisti vieną svarbiausių šiuolaikinio mokslo instrumentų – didįjį hadronų priešpriešinių srautų greitintuvą (angl. LHC, Large Hadron Collider). Apie tai, kuo šis įvykis svarbus teorinės fizikos specialistams, kalbamės su Teorinės fizikos ir astronomijos instituto branduolio teorijos skyriaus jaunesniuoju mokslo darbuotoju Vidu Regelskiu ir Vilniaus universiteto Teorinės fizikos katedros docentu, Vienos Aukštųjų energijų fizikos instituto elementariųjų dalelių fizikos specialistu dr. Thomu Gajdosicu (Thomas Gajdosic).
– Apie naująjį CERN dalelių greitintuvą rašančioje pasaulio žiniasklaidoje šiuolaikinės fizikos pasiekimai siejami su egzotiškomis prielaidomis apie galimas keliones laiku, dirbtinėmis juodosiomis skylėmis. Kuo, Jūsų manymu, svarbus LHC projektas, dar iki savo debiuto sukėlęs tokį susidomėjimą?
Vidas Regelskis: LHC kūrimo idėja kilo maždaug 1980 m., projektas buvo plėtojamas daugiau nei 20 metų. Kodėl jo prireikė? Yra tokių fizikos klausimų, į kuriuos ligi šiol tiksliai negalime atsakyti. Pavyzdžiui, kodėl kūnai turi masę? Niutono dėsniai žinomi jau kelis šimtus metų, bet pirminis klausimas – kodėl kūnas turi masę? – iki šiol neatsakytas. 1964 m. profesorius Peteris Higgsas (Peter Higgs) iš Edinburgo universiteto sukūrė teoriją apie Higgso dalelę. Ši teorija paaiškina, kaip turėtų atsirasti masė, bet praėjo daugiau nei 40 metų, ir ta dalelė, vadinamasis Higgso bozonas, vis dar neatrasta. Tikimasi, kad ji bus atrasta LHC greitintuve– tai yra vienas iš pagrindinių projekto tikslų.
Be abejo, yra daugiau tikslų. Pavyzdžiui, astronomai, tyrinėdami Visatą, pastebi keistų nesutapimų. Vienas jų – galaktikų sukimosi greitis. Stebėdami jas ir matuodami jų sukimosi greitį, astronomai pastebi, kad galaktikos sukasi greičiau, nei turėtų suktis pagal jų paskaičiavimus. O tai reiškia, kad mes galime pamatyti ne viską, kas yra Visatoje. Astrofizikai mano, kad trūkstamoji dalis, galinti paaiškinti stebėjimų nesutapimus – vadinamoji juodoji medžiaga. Pasak jų, mus supanti regimoji Visatos dalis, tai yra, visa matomoji medžiaga, tesudaro tik apie 4 proc. Visatos. Apie 26 proc. sudaro nematomoji juodoji medžiaga. O visą likusią – vadinamoji juodoji energija, kurios prigimtis taip pat nežinoma. Manoma, kad juodoji energija, atsakinga už mūsų Visatos plėtimąsi. Tad antrasis tikslas – surasti požymius, iš ko gali būti sudaryta ta juodoji medžiaga ir juodoji energija.
– Neretai pats LHC greitintuvas perkeltine prasme vadinamas laiko mašina. Kodėl?
V. Regelskis: Visas eksperimentas – tai iš esmės žiūrėjimas į praeitį. Į labai tolimą praeitį, bandant suprasti, kaip atrodė mūsų Visata pirmosiomis sekundėmis po Didžiojo sprogimo. Tuo metu Visata smarkiai plėtėsi, vyko daug įvairių virsmų, kol galų gale nusistovėjo tokia Visata, tokia medžiaga, kokią mes dabar matome. Tad kyla dar vienas klausimas – kodėl mūsų Visata sudaryta iš medžiagos, o ne antimedžiagos? Ir kur dingo antimedžiaga? Manoma, kad tai irgi bus galima pastebėti šio CERN greitintuvo eksperimentuose.
LHC projektu taip pat siekiama perprasti vadinamąją kvarkų-gliuonų plazmą. Tai savotiška pirmapradė Visatos sriuba, kuri turėjo susidaryti iškart po Didžiojo sprogimo. LHC bus vykdomi dviejų tipų susidūrimai. Didžiąją dalį greitintuvo darbo laiko jame susidūrinės įgreitintų protonų srautai, tačiau vieną mėnesį per metus protonus pakeis švino branduoliai. Švinas – pats stabiliausias iš sunkiųjų branduolių. Kai susidurs du švino branduoliai, turėtų susidaryti ta pirmapradė kosmoso sriuba.
– Kuo jus asmeniškai intriguoja LHC projektas?
Dr. Thomas Gajdosicas: Mano tyrimų sritis – supersimetrinė elementariųjų dalelių teorija. Higgso dalelė – vienas svarbiausių LHC uždavinių, tačiau gali prireikti 5 metų, kol LHC sukaups pakankamai duomenų, kad būtų galima judėti toliau. Tai nuobodus darbas – keletą metų analizuoti gautus duomenis, ieškoti klaidų, kurias galėjai padaryti.
Tuo tarpu supersimetrijos tyrimų srityje rezultatai tam tikromis sąlygomis gali būti matomi jau po kelių savaičių nuo LHC veiklos pradžios. Yra tikimybė, kad supersimetrija gali būti pastebėta žemųjų energijų sąlygomis, kurias sukurs LHC. Todėl LHC startas yra kur kas labiau jaudinantis dalykas su supersimetrijos ar kitais Standartinio elementariųjų dalelių modelio plėtinių tyrimų sritimis susijusiems fizikams.
– Sprendžiant iš spaudos publikacijų, ne fizikus labiau jaudina per LHC „bombardavimus“ neva galinčios atsirasti juodosios skylės ir tokio reiškinio pasekmės...
V. Regelskis: Viena vertus, LHC bus eksperimentuojama su labai didelių energijų dalelėmis. Galbūt todėl dabar daug spekuliuojama apie juodųjų skylių susidarymo galimybę. Kita vertus, mūsų Žemę visą laiką bombarduoja kosminiai spinduliai. Per 4,5 mlrd. metų jų pasiekė tiek daug, tokių įvairių, tame tarpe ir tokių galingų, kad, jei būtų susidariusios kažkokios pavojingos „juodosios bedugnės“, mūsų seniai nebūtų buvę. Net jeigu ir susidarytų juodosios skylės, jos būtų tokios miniatiūrinės, kad akimirksniu išgaruotų dėl Hawkingo radiacijos. Vadinasi, katastrofos nebus. Didesnė tikimybė, kad visas oras, esantis šiame kambaryje, staiga susirinks į vieną kampą, ir mes visi uždusime.
– Gal savo akimis esate matę, kaip atrodo LHC greitintuvas?
Dr. T. Gajdosicas: Esu buvęs toje vietoje, bet daugiau nei prieš 20 metų, tuomet ten veikė LEP greitintuvas. Ten pat, jį išardžius, buvo pastatytas LHC. Tiesiog buvo panaudota ta pati infrastruktūra, nes tai kainuoja nežmoniškus pinigus. Beje, visas LHC projektas vertinamas apie 10 mlrd. eurų.
V. Regelskis: LHC greitintuvas – tai didžiausia pasaulyje mokslinė laboratorija esanti beveik 27 kilometrų ilgio žiedo formos tunelyje po žeme netoli Ženevos. Jis iškastas vidutiniškai 100 metrų gylyje. Žiede yra 4 pagrindiniai detektoriai. Tai nežmoniško dydžio eksperimentiniai įrenginiai. Įsivaizduokite, kad 100 metrų po žeme yra didelės detektoriams skirtos ertmės, į jas nuleista aparatūra, kuri iš viso sveria virš 30 tūkstančių tonų, o detektoriai yra dydžio sulig penkiaaukščiu namu. Kai tuo tarpu tuneliukas, kuriuo lekia dalelės, yra tik kelių centimetrų skersmens. Jame sukurtas vakuumas – didesnis, nei kosmose. Nutaikyti priešpriešinius dalelių pluoštus jame – maždaug tas pats, kaip 10 kilometrų atstumu esančias dvi adatas iššauti vieną į kitą taip, kad jos susidurtų. Tai išties įspūdinga.
– Kaip šiame CERN projekte dalyvauja Lietuvos mokslininkai?
V. Regelskis: Lietuvos vyriausybė yra pasirašiusi su CERN bendradarbiavimo sutartį, viena pagrindinių to bendradarbiavimo dalių – LitGRID lygiagrečiųjų ir paskirstytų skaičiavimų tinklo projektas, kuriame dalyvauja dauguma Lietuvos universitetų ir mokslinių institutų. Ši infrastruktūra bus naudojama ne tik CERN skaičiavimams, ja jau dabar naudojasi ir mūsų mokslininkai bei įmonės.
Kai kurie Lietuvos mokslininkai kūrė įrangą LHC detektoriams, vykdo tam tikrus tyrimus, kurie reikalingi kuriant LHC infrastruktūrą.
Dr. T. Gajdosicas: Dažniausiai su CERN bendradarbiaujama vykdant eksperimentus savo šalyse, išskyrus tuos atvejus, kai specialistams juos reikia atlikti pačiame centre. LHC dirba praktiškai tik aptarnaujantis personalas.
V. Regelskis: LHC projekte iš viso dalyvauja apie 200 pasaulio šalių. Taikomosios pasekmės kuriant greitintuvo infrastruktūrą labai didelės – reikėjo sukurti daug naujų medžiagų ir technologijų, kurios bus naudojamos daugelyje kitų sričių. Tereikia prisiminti, kad būtent toks Internetas, prie kurio dabar esame pripratę ir, atrodo, nebegalime įsivaizduoti savo gyvenimo be jo, atsirado būtent CERN. O kai LHC pradės veikti ir bus gauti pirmi rezultatai, aišku, didžiausias smagumas bus fizikams teoretikams.
– Ar LHC bandymų rezultatai bus atviri, prieinami visiems mokslininkams?
Dr. T. Gajdosicas: Taip. Nebus jokių „slaptų eksperimentų“, tačiau mokslininkai baiminasi, kad kai kurie eksperimentai gali susilaukti „pirkėjų“. Tai yra, galima manyti, kad tam tikri mokslo leidiniai norės pamatyti jų rezultatus. Štai kodėl eksperimentuotojai nenori skelbi rezultatų, kol nebus visiškai tikri dėl jų tikslumo. Jie nėra visiškai tikri, kad supranta, ką iš tikrųjų aptiko. Jiems reikia ilgai vykdyti eksperimentus, kol neįsitikins, ką iš tikrųjų žino.
Eksperimentuotojai labai nemėgsta, kai skelbiami pirminiai rezultatai, o didelių eksperimentų dalyviai – ypač. Gerai prisimenu pranešimus apie „šaltąją“ branduolių sintezę (cold fusion). Kuo visa tai baigėsi? Niekuo: šis reiškinys priskiriamas prie mokslo kuriozų...
– Dėkoju už pokalbį.
Kalbėjosi Arvydas Praninskas.
