1. decembar 2009.
CERN

Ponovo radi... LHC

Opet je proradio LHC (Large Hadron Collider) kod Ženeve. Samo ime opisuje mašinu: Veliki hadronski sudarač. Veliki, jer je stvarno velik: nalazi se u kružnom tunelu dugačkom 27km ispod francusko-švajcarske granice. Sudarač jer se, je li, u njemu sudaraju protoni (osnovna gradivna jedinica jezgra atoma). Te čestice se, pored još nekih, nazivaju hadroni, pa otud i treći deo imena LHC. Protoni se sudaraju pošto se čudovišno jakim magnetima i strujom ubrzaju skoro do brzine svetlosti. Oni tada nose toliko energije da se, posle sudara, njihova energija pretvara u masu (Ajnštajnova jednačina E=mc^2 ) i proizvodi nove čestice. Novonastale čestice detektori veliki kao zgrada hvataju i prepoznaju.Ova mašina je nešto najveće i najsloženije što je Čovek ikad napravio. Na njegovom ostvarivanju su učestvovali naučnici i inženjeri iz čitavog sveta (i mi iz Srbije smo umešali prste u taj poduhvat) i potrošeno je milijarde evra. 

Piše: Nikola Veselinović

Odmah se nameće pitanje: zbog čega su fizičari gradili ovakvu grdosiju pod zamljom? LHC je građen da bi videli nove fenomene, ali i da bi se potvrdio važeći fizički opis sveta. Taj opis kako svet funkcioniše na nivou manjeg od atoma je nastao tokom dvadesetog veka i naziva se Standardni model. On opisuje kakve su sile između čestica i osobine tih čestica, i uopšte koje čestice mogu da postoje. Da li je ovaj opis tačan zavisi od toga da li se sva predviđanja ovog modela tačna. Sve je više-manje potvrđeno, ali je ostalo da se objasni kako postoji razlika između polja sila. 

Ovo pitanje se objašnjava pomoću novog polja koja se sastoje od čestica koje se nazivaju Higsovi bozoni( Higsovi jer ih je predvideo škotski fizičar Higs, a bozoni su fizičarski naziv za čestice polja).To polje pravi razliku između ostalih polja tako što daje masu česticama polja slabe nuklearne sile a čestica elektromagnetnog polja, fotoni ostaju bez mase.. Ova Higsovu čestica, koji su neki nazvali i Božjom česticom zbog važnosti za opis sveta, do sada nije mogla biti otkrivena, jer prethodnici LHC-a nisu imali dovoljno energije da je stvore. Kad ovaj uređaj proradi biće moguće otkriti ovu česticu. Više-manje, svi fizičari veruju da je ona tu, samo treba da se empirijski nađe. 

Pored ovog važnog zadatka koji ovaj kolajder treba da obavi je i potvrđivanje važnih finesa i varijanti Standardnog modela. Fizičari se nadaju da će veća energija koju uređaj oslobađa otkriti neke nove tajne i misterije koje fizika treba da objasni. Neke od tih misterija veoma golicaju maštu. 

Sam Standardni model nije potpun opis fizičkog sveta. Tom opisu fali opis gravitacija koju je Ajnštajn objasnio drugačijom teorijom. Ta teorija, Opšta teorija relativnosti, kaže da gravitacija deluje na tela menjanjem prostora i vremena. Već decenijama se pokušava da se spoje ove dve teorije i tako se stvori Jedinstvena teorija polja. Postoje nekoliko kandidata, prilično egzotičnih, čija bi se predviđanja mogla potvrditi LHC-om. 

Neke od ovih teorija predviđaju da ćese u kolajderu prilikom nekog sudara dve čestice stvoriti minijaturna crna rupa . Otud strah od crnih rupa napravljenih ljudskom rukom. Strah je da bi takve crne rupe mogle da progutaju Zemlju i sve nas.

Naravno, strah nije realan. Takve minijaturne crne rupe, ako se uopšte stvore, nestanu praktično čim nastanu, pa ne stignu da progutaju ništa, svakako ne tako veliku stvar kao Zemlju. Mada bi sama kreacija crnih rupa bila krajnje zanimljiva što se fizike tiče i možda bi nam mogla dati nagoveštaje za bolje opisivanje sveta. 

Postoje teorije koje ukazuju da su ove crne rupe veze sa višim dimenzijama. Naš svet se sastoji od četiri dimenzije za koje sada znamo (uprošteno: gore-dole, levo-desno, napred-nazad i vreme). Moguće je da postoji još dimenzija koje mi ne vidimo i ne osećamo zato što su male, mnogo manje nego atomi. Neki fizičari misle da postojanje ovih dimenzija ima veze sa teorijama koje objašnjavaju zašto je gravitacija toliko slabija od ostalih sila (npr. običan magnetić uspeva da podigne metalnu spajalicu i time nadvladava gravitaciju celokupne planete). 

Po tim teorijama gravitacija deluje i u ostalim dimenzijama, pa je zato slabija jer mi osećamo samo deo te sile. Mini crne rupe bi nam dale ideju šta postoji pored ovih naših dimenzija. Uz to, ako je Teorija Struna (jedna od verzija Jedinstvene teorije koju tražimo) tačna, u sudaru bi se stvorile još neke, za sada hipotetične čestice koje bi bile osetljive na više dimenzije. Ove čestice bi nam prenele informaciju kako te više dimenzije izgledaju.

Prema tome, ukoliko ove čestice postoje, ukoliko se detektuju i ukoliko se saznaju njihove osobine, možda ćemo nešto saznati o višim dimenzijama. 

Jedna od najfantastičnijih primena LHC-a je ideja koju su razvili Irina Aref'eva i Igor Volovich, fizičari iz Moskve. Oni su predložili da je LHC u stvari vremenski portal za putovanje kroz vreme. Pitanje koje se postavlja je, da ako putovanje kroz vreme je moguće zašto nema vremenskih putnika u našoj okolini? Zašto nema turista iz budućnosti na svakom koraku? Jedno od objašnjenja je da je nemoguće putovati kroz vreme ukoliko ne postoji i vremenska mašina i na početku i na kraju putovanja Za sada nema turista jer nema ni vremenske mašine iz koje bi oni izlazili. Po ovome turisti ne mogu da putuju kroz vreme vozeći se u vremenskoj mašinu (npr. DeLorean koji ide brzinom od 88 mph)

Putnici moraju da moraju da imaju mašinu koja omogućava putovanje kroz vreme i na početku i na kraju putovanja. Ovo je utemeljeno u fizici ma kako čudno zvučalo. Takva teorija putovanja kroz vreme je nastala sedamdesetih godina prošlog veka i zasniva se na tunelima kroz prostor-vreme koje se nazivaju i crvotočinama. To su prečice izvan našeg prostor vremena koje omogućuju da se putuje brže od brzine svetlosti ili da se putuje unazad kroz vreme. Umesto da se ide preko planine koju predstavlja naše prostor-vreme, brže je proputovati kroz tunel i tako efektivno stići u drugačije vreme od polaznog.

Teorija koju je predložio moskovski duo kaže da se u sudaru čestica u kolajderu koncentriše toliko energije da se samo prostor-vreme uvrti i iscepa i stvori se minijaturna crvotočina koja bi povezala taj deo prostor-vremena sa nekim drugim.Tako bi mogli, ukoliko bi bilo nekog na drugom kraju crvotočine sa sličnom mašinom, da putujemo u oba pravca. Sam sudar bi predstavljao jasnu tačku otvaranja crvotočine za koju bi neko iz budućnosti znao i namestio vezu sa nama kroz ta vrata. 

Početak rada LHC-a bi bila „Nulta godina" za početak vremenskog turizma. Problem je što bi ta crvotočina bila mnogo manja od atoma i trajala bi samo tren tako da je pitanje kako bi išta moglo da se provuče. Stoga nema baš bojazni da će iz CERN-a pokuljati turisti sa svojim futurističkim fotoaparatima. Mada ne treba potcenjivati ni turiste, a ni budućnost.

Mi nismo sigurni ni kako bismo detektovali stvaranje crvotočine, a kamoli da je povećamo i održimo trajnijom (možda bi mogao da se detektuje gubitak neke energije koja bi prošla kroz kratkotrajnu crvotočinu). Uz to, energije kosmičkih zraka koji svakodnevno bombarduju Zemljinu atmosferu već milijardama godina umnogome nadilaze energije koje će se oslobađati u LHC-u, pa se ipak ne pojavljuju turisti iz budućnosti. 

Možda već sama budućnost utiče na LHC. Dvojica uvaženih fizičara, Holger Bech Nielsen iz Instituta Niels Bohr u Kopenhagenu i Masao Ninomiya iz Japana, sugerišu da je Higsov bozon toliko neuhvatljiv i neuobičajen da ukoliko se i stvori u kolajderu to dovodi do potresa svemira unazad u vremenu što dovodi do kvarenja kolajdera pre nego što i proizvede ovu česticu. To je nešto kao da putnik kroz vreme ubije svog dedu i uopšte se ne rodi. 

Ova naizgled šašava ideja budi jezu, jer se pravljenje mašina koje mogu da proizvedu Higsovu česticu, stalno susreće sa nekim malerima i neuspesima. Prvo su Amerikanci hteli da naprave veliki kolajder u Americi tokom devedesetih godina i kada su stigli do pola odjednom su prekinuli finansiranje (a pre toga su uložili milione) i odustali od cele priče. Kolajder kod Ženeve je izgrađen i svečano pušten u rad prošle godine, ali je pri testiranju spoj između dva magneta popustio što je dovelo da manje eksplozije i zaustavio rad LHC-a na više od godinu dana.

Skoro je otkriveno da je jedan od naučnika koji radi na kolajderu ima neke veze sa Al-Kaidom. A kolajder nije još ni počeo da radi punom snagom. Naravno, i sami tvorci ove spekulacije ne veruju baš u ovu teoriju. Ali, kao što je jednom prilikom rekao Nils Bor (tvorac kvantne fizike na čijem institutu sada radi jedan od ove dvojice fizičara) za jednu drugu teoriju: „ Svi se slažemo da je vaša teorija otkačena. Jedino pitanje oko koga se ne možemo složiti je da li je dovoljno otkačena da bi bila možda tačna". Većina ovde navedenih teorija se svakako kandiduje po ovom kriterijumu u možda tačne.