Zanimljivosti

NAJVEĆI POKUS NA SVIJETU: KRAJ FIZIKE ILI KRAJ SVIJETA

zanimljivosti | 14 April, 2008 14:57

Ovo 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 povijesti čovječanstva, Veliki sudarač hadrona (LHC).

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 supraprovodljivi dijelovi koji moraju 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…

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 Rusiji, na mikronske je mjere izrezan u Španjolskoj. Mjerne su mu elemente doradili u Ukrajini, a optičkim ga provodnicima opremili u SAD-u.

Dr. Daniel Denegri

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 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.

Dan otvorenih vrata u CERN-u 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?
Sve 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 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. Ovo je ipak sam rub znanosti, a mnogo 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
Nisu li sumnjičava pitanja potaknuta zapravo vijestima o tužbi koju su 22. ožujka protiv Fermilaba i CERN-a podigli fizičari Walter 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 uređaju 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 CERN-u će se doista, kao nikad u povijesti 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 sitnije 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