Otključavanje tajni svemira

Dvadesetak naučnika iz Srbije deo je tima od 20.000 svetskih naučnika koji su angažovani na petnaestogodišnjem projektu Evropskog instituta za nuklearna istraživanja (CERN), kojim će biti eksperimentalno izveden "Veliki prasak", čime bi bilo omogućeno dostizanje konačnog cilja – objašnjenja nastanka svemira.

Tekst: Jovo Simišić
Fotografije: Milan Melka i iz dokumentacije Instituta za fiziku

Poslednjeg dana marta 2010, u tunelu dugačkom 27 kilometara, 50 metara ispod površine zemlje, u blizini Ženeve – na granici Švajcarske i Francuske, pokrenut je veliki hadronski sudarač (LHC), u kom naučnici nameravaju da izvedu sudar dva snopa protona, koji se kreću u krug u suprotnom smeru. Hadronski sudarač pokrenut je prvi put 10. septembra 2008. ali je posle devet dana oštećen i, nakon popravke, ponovo je pokrenut u novembru 2009. godine.

Eksperiment je deo projekta u kojem naučnici okupljeni u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN) pokušavaju da u laboratorijskim uslovima stvore uslove kakvi su, kako pretpostavljaju, bili u vreme Velikog praska iz kojeg je, kako se veruje, pre 14 milijardi godina nastao kosmos. Takođe, eksperimentom se pokušava saznati prirodni materijal i poreklo planeta i zvezda.

Projekat je obuhvatio izradu četiri detektora, pri čemu su dva točka od nerđajućeg čelika na jednom detektoru, prečnika devet metara i težine 120 tona, napravljena u fabrici "Lola", dok je u izradi drugog detektora učestvovao Institut "Vinča".

O učešću srpskih naučnika u projektu Evropskog instituta za nuklearna istraživanja (CERN), kojim će biti eksperimentalno izveden "Veliki prasak", kao i samom projektu, razgovarali smo sa Draganom Popovićem, direktorom Instituta za fiziku beogradskog Univerziteta.

Institut za fiziku, u kom ste Vi direktor već dugi niz godina, uključen je u projekat Evropskog instituta za nuklearna istraživanja (CERN), kojim će eksperimentalno biti izveden "Veliki prasak". Ko je sve iz Srbije uključen u ovaj projekat i na koji način?

– Istraživači iz Srbije su uključeni u rad dva eksperimenta – "Atlas" i CMS, od ukupno četiri eksperimenta koji se realizuju u CERN-u. Istraživači iz Instituta za fiziku učestvuju na "Atlas" eksperimentu, na kome učestvuje preko 2.000 istraživača iz celog sveta, dok istraživači Fizičkog fakulteta i Instituta Vinča učestvuju na eksperimentu CMS. "Atlas" je jedan od četiri detektora na kružnom tunelu kroz koji će se propustiti snopovi protona brzinom tek nešto manjom od brzine svetlosti i prvi u kojem će se dogoditi sudar. Za tu gigantsku mašineriju, Institut je uradio dva tzv. mala točka. Rad na ovim eksperimentima odvija se kroz međunarodnu kolaboraciju koja je najveći poduhvat ikad ostvaren u nauci.

Običan svet, neko ko nije toliko upućen u nauku i naučna istraživanja, veoma teško može da shvati i svrhu i suštinu mnogih naučnih istraživanja i projekata. Konkretno, šta je konačni cilj, šta je svrha eksperimenta "Veliki prasak"?

– Jedan od najvažnijih zadataka savremene fizike je da opiše zakone prirode na što manjim rastojanjima, odnosno na što većim energijama, i pokuša da kvantitativno opiše svojstva univerzuma. Danas u fizici čestica znamo svojstva elementarnih čestica i njihovih interakcija na energijama od nekoliko stotina GeV i na rastojanjima 10-16 cm. Istovremeno, buran razvoj kosmologije (pre svega one koja se odnosi na posmatranja), omogućio je da, ne samo kvalitativno nego i kvantitativno (i pri tome sa dobrom tačnošću) opišemo evoluciju univerzuma kao i svojstva ranog i sadašnjeg univerzuma. Međutim, niz nerešenih problema u fizici elementarnih čestica i kosmologiji nameće zaključak da je potrebno radikalno dopuniti postojeće predstave o zakonima prirode. Sedamdesetih godina prošlog veka razvijen je Standardni model u fizici čestica koji na konzistentan način opisuje sva naša dosadašnja znanja o česticama i silama koje deluju između njih. Uprkos velikom uspehu, Standardni model nije kompletan i postoji niz pitanja na koja on još ne može da odgovori. Očekuje se da će tek proširenje Standardnog modela razrešiti njegova otvorena pitanja. Uprkos različitim teorijskim idejama o proširenju Standardnog modela u fizici čestica još ne postoji nijedan ubedljiv eksperimentalni dokaz za fiziku van Standardnog modela. S druge strane iz kosmoloških posmatranja koja ukazuju na postojanje tamne materije i tamne energije, znamo da postoji nova fizika van Standardnog modela. LHC će pomoći fizičarima da odgovore (ili makar delimično odgovore) na ključna "nerazrešena pitanja" u fizici čestica. Sa ukupnom energijom sudara od 14 TeV (hiljada milijardi elektron volti) on će omogućiti da se po prvi put istraži fizika čestica na "Teraskali" (TeV skali) energija i na rastojanjima koja su hiljadu puta manja od prečnika protona. Postoje dobri razlozi da fizičari veruju da novi domeni sadrže novu fiziku, koja prevazilazi granice naših znanja o česticama i silama koje deluju između njih. Pomoću moćnih akceleratora možemo da proizvedemo nove čestice i razotkrivamo simetrije koje su postojale u ranoj fazi razvoja univerzuma. Što su energije ubrzanih čestica više, sve smo bliži uslovima koji su postojali na početku Velikog praska. Fizičari veruju da će sa energijom od 14 TeV u veoma retkim i malo verovatnim događajima, sa vrlo specifičnom signaturom, moći da rekonstruišu šta se dešavalo u milijarditom delu sekunde posle Velikog praska.

Učešće u ovom projektu je ne samo priznanje našoj nauci i naučnicima već i mogućnost da naša nauka ravnopravno sa svetom prati savremena istraživanja i tokove? Kakva su Vaša iskustva u toj saradnji?

– Reč je o ravnopravnoj saradnji u kojoj naših devet istraživača daju doprinos srazmeran veličini našeg istraživačkog tima angažovanog na ovom projektu.

Kažite nam nešto više o vašem institutu?

– Institut za fiziku je osnovan 1961. od Vlade Srbije i Univerziteta u Beogradu. Danas ima 212 zaposlenih, od čega 152 istraživača od kojih su 100 doktori nauka, a bitno je istaći da je 50 odsto od ukupnog broja istraživača ispod 40 godina starosti. Rad Instituta za fiziku organizovan je kroz pet Centara koji istraživački pokrivaju najaktuelnija pitanja iz oblasti fizike. Takođe, od Evropske unije, u Institutu za fiziku priznata su i finansijski podržana četiri Centra izvrsnosti. Na nivou cele Srbije Institut za fiziku doprinosi sa 10 odsto od ukupnog broja objavljenih naučnih radova.

Vrlo je interesantna i Vaša karijera. Vi ste diplomirali u Beogradu i, koliko znamo, doktorirali u Japanu. Dugo godina ste na čelu Instituta za fiziku. Kakva je budućnost srpske nauke i Instituta?

– Da, nakon završene magistrature u Beogradu, kao stipendista Vlade Japana radio sam u Institutu za fundamentalna istraživanja u Jukava Holu Univerziteta u Kjotu, a doktorirao sam na Univerzitetu u Hirošimi. Po povratku u zemlju, vratio sam se na Institut za fiziku kao istraživač, a danas sam na čelu ove ugledne naučne institucije. Danas, u svetlu ekonomske krize koja nije zaobišla ni nauku, borimo se da, zahvaljujući najboljim istraživačima koji su zaposleni u našem Institutu i vrhunskoj opremi koja je nabavljana, svih ovih godina održimo visok nivo istraživanja koji smo uvek negovali i na taj način zadržimo visoko mesto u poretku svetske nauke. U svemu tome neosporna je uloga Ministarstva za nauku i tehnološki razvoj Republike Srbije koje podržava rad Instituta za fiziku.

Da se vratimo početku razgovora. Koje su obaveze Instituta i Vas lično u nastavku eksperimenta "Veliki prasak" i kako će to uticati na vaš dalji rad?

– Kako je završena prva faza rada na LHC, odnosno, pušteni su snopovi protona i proveren rad detektora, na redu je analiza rezultata sudara koji će se ostvarivati svih sledećih godina sa ciljem da se pronađe nedostajuća Higsova čestica, ustanovi zašto u kosmosu ima više materije nego antimaterije, ustanovi da li u prirodi postoji supersimetrija, utvrdi broj dimenzija našeg prostor-vremena, otkrije priroda tamne materije i tamne energije kao i da se, eventualno, odgovori na pitanja koja još uvek nisu ni postavljena.