Настављен лов на „Божију честицу”

Лов на „неухватљивог бегунца” обустављен је пре 14 месеци због обичне људске грешке. „Божија честица” или, стручним језиком, Хигс бозон, за коју се разложно претпоставља да свему у космосу дарује масу, деценијама је волшебно измицала опажању физичара. Потрага подсећа на најузбудљивије крими-романе и одиграва се у најсложенијем и најскупљем научноистраживачком постројењу икад изграђеном, „Великом хадронском сударачу” (LHC) у ЦЕРН-у (Европски центар за нуклеарна истраживања) покрај Женеве.

Потера је обновљена, гониоци су на својим положајима, машина-грдосија (за градњу утрошено 4,3 милијарде евра) поново је укључена. Већ је забележен први судар два снопа протона који су у огромном прстену (27 километара дугачком и сто метара под земљом) један у сусрет другом јурили великом брзином. Следеће године биће убрзавани готово до брзине светлости, тада ће, у ствари, отпочети права потрага за Хигс бозоном. С каквим се изазовом ухватило укоштац 8.000 истраживача из целог света?

„Политикин саговорник” Петар Аџић (59), научни саветник Института „Винча” (са око 2.000 цитата) и редовни професор Факултета за физику у Београду, предводи српску дружину на једном од два највећа експеримента боравећи у ЦЕРН-у, с повременим прекидима, дуже од две деценије.

Какав је квар посреди? Зар поправка није сувише дуго потрајала?

У току скоро двадесет година градње акцелератора (LHC) било је доста невоља које, иначе, прате овакве подухвате, али и неочекиваних кварова о којима јавност мало зна. Последња хаварија 10. септембра 2008. била је једна у низу, али је дошла у најгорем тренутку када су очи светске јавности биле усмерене ка ЦЕРН-у.

У питању је људска грешка (погрешан спој каблова) у једном од најсложенијих делова акцелераторског прстена – диполног магнета. Дошло је до топљења изолације и истицања течног хелијума у тунел. Течни хелијум струји кроз диполне магнете на температури близу апсолутне нуле (два Келвинова или 271 Целзијусових испод нуле) да доведе магнетске намотаје у суперпроводно стање, чиме се омогућује проток врло високих струја (више од 10.000 ампера). Имајући у виду осетљивост и прецизност поступка и чињеницу да у прстенупостоје 1.232 таква магнета, није тешко закључити зашто је прошло 14 месеци од тада.

Како је могуће да толико скупо и сложено постројење, чија се градња одужила, откаже на самом почетку? Ко је за то крив?

Када се гради овако сложено и велико постројење које се састоји из више од милион делова, уз учешће научника и стручњака из целог света, није могуће предвидети сваки дефект. Чак и кад се зна да се сваки пре уградње подвргава строгој провери у знатно оштријим условима од уобичајених у којима извршавају задатке. Сам прстен у којем је акцелератор смештен има обим 27 километара, при чему су 24 покривена разноврсним магнетима. Зато су прве године рада увек критичне. Све ово још више вреди за огромне и сложене детекторе у којима се обављају експерименти. Неки (CMS иATLAS)представљају најсложеније инструменте које људски ум до сада осмислио и конструисао.

Колико су истинита говоркања да ће предстојећи огледи уништити свет? Није ли ово доцњење долило уље на ватру?

Најбољи пример погрешног информисања везан је, управо, за ово питање. Апсолутно нема основа ни за какав страх! Све је почело пре две године несрећним и некомпетентним коментарима двојице Американаца везаним за „црне рупе”. Иста двојица су пре десетак година учинили нешто слично: нанели су велику штету америчкој физици и унели забринутост у јавност предвиђањем настанка „црних рупа” у сударачу тешких јона у Брукхевену (Њујорк). Кашњење почетка рада и првих експеримената у LHC-у условљени су, искључиво, отклањањем уочених дефеката на деловима и закашњењем изградње четири главна детектора на којима се одвијају сложени експерименти, што свакако нема никакве везе са злонамерно изазваним страхом од „црних рупа”.

У сваком случају, не искључује се стварање, макар мајушне, „црне рупе”. Колика је вероватноћа да се то догоди?

На енергијама које ће обезбедити LHC физика, заиста, дозвољава теоријску могућност креације тзв. микро „црних рупа”. Мада се ради о занемарљивим вероватноћама, такве врсте „црних рупа”, чак и ако се креирају, тешко могу да се разликују од нестабилних честица. Како је маса основни параметар од којег зависи постојање „црних рупа”, а овде се ради о честицама енормно малих маса, такве би се одмах распале: на пример, једним од начина који предвиђа теорија Стивена Хокинга (Хокингово зрачење).

Познато је да је наша планета, као и сва небеска тела у космосу, изложена сталном бомбардовању космичких зрака чије су енергије за огроман број редова величина веће од протона који ће се убрзавати у LHC-у. И сами смо сведоци да се на Земљи у току њеног постојања од скоро пет милијарди година није десила ниједна таква појава која би личила на последицу постојања „црне рупе”.

И коначно, да бисмо се још више приближили реалности, ми уЦЕРН-у најчешће поредимо сударе протона у LHC-у са сударом два комарца. Када се обави груби прорачун, због огромне масе комарца у односу на честицу какав је протон, показује се да би енергија произведена у сударима два протона у акцеларатору, заиста, била еквивалентна енергији насталој у судару два комарца. Многе колеге у ЦЕРН-у кажу: Камо среће да можемо да створимо неку микро „црну рупу” у експерименту, па да коначно проверимо бар део наших теорија...

Када се очекују први опипљиви налази? Хоће ли „Божија честица” упасти у клопку?

Као што је било планирано, после пробне инјекције снопа протона у оба смера, управо ових дана (23. новембра) остварени су први судари у LHC-у. Следи постепено повећавање интензитета снопова и њиховог убрзавања до краја године. У 2010. очекују се први резултати експериманата, с тим што би друга половина, а највероватније цела 2011. година, требало да представљају период могућих открића.

Хигс бозон један је од главних циљева предстојећих истраживања, али свакако не једини. LHC је пројектован као машина за открића, јер на енергијама које ће нам бити доступне, ако заиста постоји, ова честица би требало да буде регистрована. Треба истаћи да до сада нису извођени експерименти на енергијама које нам нуди LHC, зато највећи број физичара нестрпљиво очекује да сазна да ли постоји нека „нова физика” или не.

Зашто је ова, до сада неухватљива, субатомска честица толико важна? Какву велику тајну скрива?

Хигсје једина честица која недостаје у табели предвиђеној важећом теоријом познатом као Стандардни модел и не поседују масу. Чињеница да је неке честице немају масу, а распон у величини међу оним честицама које је имају веома је велики, представља за физичаре велику мистерију. Ми још не разумемо појам масе. Верује се да је тај мистериозни (Higgs) механизам, посредством сложеног скаларног поља у окружењу, а чији је основни квант Хигс, одговоран за креацију маса код честица. Регистровање ове честице не значи да бисмо све разумели и да би главни проблеми били решени, али би то био сигуран знак да је садашња теорија правилно постављена што би вероватно омогућило даље кораке ка разумевању саме динамике Хигсовог механизма. Ако се то не деси у наредном периоду, за евентуалне корекције у теорији неопходна би била истраживања на још вишим енергијама него што су ове које обезбеђује LHC.

Шта ће се десити ако се не региструје Хигс бозон? Да ли постоји могућност да се региструју честице елементарније од постојећих?

То ће значити да данашња физика мора да претрпи неопходне корекције, што би опет представљао значајан истраживачки корак.Последњи елементарни градивни блокови материје које познајемо јесу кваркови. Изван честица у чији састав улазе (хадрони), они не могу да постоје као слободне честице. На садашњим енергијама којима располажемо, не можемо да кажемо да кваркови, електрони и остале елементарне честице имају сложену структуру. Поред могућих регистровања тзв. суперсиметричних честица које би указивале на неопходност проширења Стандардног модела (Теорија суперсиметрије), што је још један од задатака у експлоатацији LHC-а, не би требало да се искључи регистровање и нових честица.

Може ли се, као у замишљеном времеплову, стићи малтене до „Великог праска”?

Сталне захтеве за постизањем све већих енергија на акцелераторима ми физичари често поистовећујемо с путовањм у прошлост. Веће енергије значе већу шансу да се виде још ситнији детаљи материје, још један корак ближе прапочетку, тј. настанку универзума. Са енергијама које нам обезбеђује LHC налазимо се на милијардитом делу секунде од „Великог праска”. Међутим, треба истаћи да је то још веома далеко од најранијег стадијума настанка, посебно од оног делића у коме су се десиле најрадикалније промене и које су вероватно одлучујуће утицале на обликовање данашњег универзума. Тај немерљиви делић секунде тешко да ће икад бити достугнут, али се зато увек пружа изванредна прилика за изучавањем услова који су владали у раном стадијуму развитка универзума кадгод начинимо нови енергетски корак ка његовом исходишту.