Objavljeno u Nacionalu br. 840, 2011-12-20

Znanstvenici u Cernu nedavno su otkrili da znaju 95 posto o Higgsovoj čestici, a u proljeće se steže omča oko najsumnjivijeg područja bombardiranog protonima

Prošlog je utorka u CERN-u, najvećem svjetskom laboratoriju za područje fizike, održan seminar. Svi su mediji isticali da je to nešto jako važno, da se još pouzdano ne zna… i tome slično. Nešto veliko i važno, ali nije još. Kog su vraga, zapravo, rekli? Bile su to naznake da je vrlo blizu otkriće tzv. Higgsove čestice, koju novinari, da ne moraju dalje razbijati glavu ni oni ni njihova publika, zovu Božjom česticom, jer je jednom taj slikoviti izraz upotrijebio američki nobelovac Leon Lederman. A sad da to pokušamo objasniti ljudima koji se samo u magli sjećaju srednjoškolske fizike. Ishlapjeloga znanja ne treba se stidjeti, jer mač koji se ne upotrebljava – zahrđa. Toga se nije postidio ni britanski premijer John Major, kad je 1993. od svog ministra znanosti Williama Waldegravea zatražio objašnjenje iz stavke državnog proračuna za CERN.

Taj je plemić, ministar još u vladi Margaret Thatcher, uz nagradu od 20.000 funti zatražio od znanstvenika da na jednoj kartici objasne što je to Higgsov bozon. Među pet opisa u najužem izboru pobijedio je metaforički opis profesora Davida Millera.

NAJSAŽETIJE, ON KAŽE: zamislite veliku prostoriju u kojoj pripadnici Konzervativne stranke tiho razgovaraju. To je zapravo Higgsovo polje u svemiru. Uto na vrata ulazi premijerka. Svi se okreću prema njoj. Kako ona prolazi kroz prostoriju tako je oko nje veća gužva nego u ostatku prostorije. Oni joj ometaju normalan hod i tako ona postaje “teža”. Tako se može zamisliti i čestica koja prolazi kroz Higgsovo polje. Nakupine polja oko čestice, koje joj pružaju otpor, daju joj masu. U istu tu prostoriju sa stranačkim dužnosnicima u drugoj se prilici s vrata pročuje neka vijest. Kako se ona širi po prostoriji, ljudi se oko nje okupljaju i te se nakupine zgušnjavaju, razrjeđuju i s glasinom šire prostorijom. To je Higgsov bozon, čestica koja ima masu, ali u svom središtu nema česticu, nego se formira isključivo na temelju informacije. Može postojati taj Higgsov mehanizam i Higgsovo polje širom svemira, ali nije sigurno postoji li Higgsov bozon. Nova generacija sudarivača čestica to treba raščistiti. Standarni model fizike čestica otkrio je najsitnije čestice od kojih se sastoje atomi, ili slobodno lutaju svemirom kao svemirsko zračenje, svjetlost, elektroni. I kvarkove koji s gluonima čine i na okupu drže krupnije čestice u jezgrama atoma. Poznate su i jake i slabe sile koje ih drže na okupu. Teorijski fizičar sa Sveučilišta u Edinburghu Peter Higgs je prvi, ali ne i jedini, 1966. u svojoj 36. godini objasnio kako je potrebno to događanje s poljem koje česticama daje masu. Ono, kao mehanizam po kojemu se ponaša prostor, i ne mora nužno u sredini imati česticu da bi imalo masu. Ta ne-čestica zapravo je počêlo načina na koji energija prelazi u masu prema slavnoj Einsteinovoj formuli.

“Potpuno je pogrešna zamisao da mi ‘moramo’ pronaći Higgsovu česticu”, kaže dr. Daniel Denegri, hrvatsko-francuski veteran CERN-a kojemu je LHC životno djelo, osim što je, kao treći suautor u otkriću kratkotrajnih “W” i “Z” bozona u CERN-u od 1981. do 1983., uz Carla Rubbiu, prikraćen za Nobelovu nagradu iz 1984., koju je za to otkriće Rubbia podijelio sa Simonom van de Meerom, na čelu pokusa na kojemu je radilo više od sto fizičara. “Velika nova spoznaja bit će i ako se posve uvjerimo da kao prijelazno stanje Higgsov bozon i ne postoji. Znat ćemo kako ćemo i gdje dalje istraživati”, govori Denegri. Igrom slučaja, kad sam 2009. posjetio CERN i dr. Denegri me odveo da obiđemo kavernu na sto metara ispod površine zemlje u kojoj je golemi detektor CMS, upravo tamo susreli smo samoga, tada 80-godišnjeg Petera Higgsa! Skromni je gospodin bio impresioniran orijaškim instrumentom koji bi trebao pomoći da se dokaže ili opovrgne ono što je neumoljivim matematičkim izvodom pretpostavio prije više od 40 godina!

OTKRIĆE HIGGSOVA bozona zapravo nije cilj, objašnjavaju fizičari, nego je ključ dokaz o načinu kako ta čestica nastaje i nestaje. Postoji teorijski okvir i u tim su granicama konstruirani detektori ATLAS i CMS na suprotnim stranama 27-kilometarske kružne magnetske cijevi koja savija ispaljene rafale protona i jezgre olova kako bi ih se kontrolirano sudaralo i snimilo sve krhotine čestica koje u tim sudarima kratko žive i ugase se. LHC i detektori CMS (težak 12.500 tona) te ATLAS (težak 7000 tona) zapravo su najsnažniji mikroskop na svijetu. “Zapravo, LHC nije ni mikroskop, ni pikosop, ni nanoskop, nego femtoskop”, šali se Denegri na račun instrumenta koji “gleda” u najsitnije i najkratkotrajnije čestice materijalnog svijeta u njihovu varljivom postojanju. “Vidimo više i bolje nego bilo kojim drugim instrumentima, a pojave koje smo na prethodnima eventualno dokazali ovdje možemo i prilično točno izmjeriti. Izmjereno će potvrditi ili opovrgnuti mnoge teorijske postavke, ali ove druge su također napredak, jer se bližimo posve točnom razumijevanju nečega o čemu su postojala matematički utemeljena, a nerijetko oprečna nagađanja. Temelj je našega znanja ono što se može provjeriti. I polazište za buduće praktične izume”, praktičan je Denegri. Što se dogodilo na tom seminaru u utorak?

Direktor CERN-a Rolf-Dieter Heuer doveo je predstavnike dviju kolaboracija, one oko ATLAS-a na kojemu radi 2000 znanstvenika i inženjera iz 165 ustanova iz 35 zemalja, te Compact Muon Solenoida (CMS-a) na kojemu radi otprilike 3600 ljudi iz 183 ustanove iz 38 zemalja. Te dvije skupine stručnjaka, iako su im kabineti u golemom paviljnu 40,dvije su konkurentske skupine istraživača. Igraju nogomet jedni protiv drugih, priređuju prvoaprilske psine i uzgajaju posebnu vrstu odanosti svom pokusu. Ta su dva detektora koncepcijski potpuno različita, ali promatraju iste fenomene. Dovođenje dviju takvih skupina u istu dvoranu pred javnost, a i jednih pred druge, da istresu što su dosad otkrili, ima jako dobar razlog: rezultate. I jedni i drugi bili su uzbuđeni kad su Fabiola Gianotti i Guido Tonelli prikazivali rezultate postignute na ATLAS-u i CMS-u. Ovaj drugi detektor pomalo svojata mo jer u njegovoj kolaboraciji radi glavnina hrvatskih fizičara. I može se slobodno reći da tu našu malu ekspediciju od dvadesetak stručnjaka ondje visoko cijene i pomalo žale što su u neravnopravnom položaju prema ostalima, čije su zemlje redovne članice. Zašto – to je već druga priča, u kojoj bi zapravo trebalo žaliti samu našu zemlju. Tjedan dana prije seminara ugašen je LHC i pušten da mu se najhladniji dijelovi, rashlađeni toliko blizu apsolutne ništice da su najhladniji dio Sunčeva sustava, ugriju na temperaturu koja će omogućiti strojarima da ga detaljno pregledaju do kraja veljače, kad će ga opet staviti u pogon. Pokazalo se da je stroj, kojemu po primijenjenim izumima i novim materijalima nema ni izdaleka sličnoga bilo gdje na svijetu, radi izvrsno. Ove godine je gotovo za pola plana premašio godišnje aktivnosti. Znanstvenici su pregledali jedva 40 posto prikupljenih najgrubljih podataka, a računala širom svijeta razvrstavaju zanimljive od nevažnih događaja. Međutim, kao i u izbornoj noći, tih je 40 posto više nego dovoljno da se 90 posto najvažnijega zna.

“MI SUSTAVNO TRAŽIMO iglu u stogu sijena. Sad smo pregledali 95 posto toga stoga i definitivno znamo da naša igla nije tamo”, kaže istraživač Richard Ruiz. “Naše traženje je sad mnogo lakše. U 70 trilijardi sudara protona, naša teorija kaže, trebali smo proizvesti 16.320 Higgsovih čestica!” Ako se to nekome čini puno, treba pogledati prvu brojku. Naravno, na proljeće će se omča oko najužeg sumnjivog podrčja stegnuti, a na ekranima će se prikazivati znatno prorijeđena slika u kojoj će, ponovno, biti jako puno “događaja”. Posebno će se paziti na “šare” koje ostavljaju fotoni, čestice u koje se preobraze Higgsovi bozoni i kroz detektorske oplate izlaze na četiri strane pod kutem od 90 stupnjeva. Sljedeća godina bit će uzbudljiva! “Znate, LHC ne gasimo samo radi toga što nam se svima ide na božićne i novogodišnje blagdane. Ovdje se radi sve u šesnaest, danju i noću”, kaže Daniel Denegri. Pa radi čega gase akcelerator? “Dolazi zima, a kad akcelerator radi, troši struje koliko i cijela susjedna Ženeva”, šali se on.