Ekskluivna reportaža

"Ekspres" u centru antimaterije, u CERN-u (FOTO)

Svi, manje-više, znamo šta je CERN i gde se nalazi, ali je novinar "Ekspresa" Dragan Bisenić imao i ekskluzivnu priliku da poseti ovu največu naučnu laboratorija na svetu, da razgovara sa istraživačima, koji su mu pokazali bukvlano SVE. Ne propustite ovu neverovatnu priču...

Pre nego što je 2003. objavio čuveni “Da Vinčijev kod“, Den Braun je 2000. objavio knjigu “Anđeli i demoni“ koja je na film “prebačena“ 2009.

Radnja knjige prati simbologa Roberta Langdona u njegovom pokušaju da zaustavi legendarno tajno društvo iluminate koji žele da unište Vatikan novim oružjem ‒ antimaterijom.

Maksimilijan Koler otkriva telo ubijenog fizičara Leonarda Ventre u njegovoj sobi na čijim grudima je bio otisnut ambigram reči “Iluminati“. Umesto da pozove policiju, Koler posredstvom interneta pronalazi harvardskog simbologa Langdona, stručnjaka za iluminate i uspeva da ga ubediti da dođe u CERN ‒ Conseil europeen pour la recherche nucleaire (Evropski savet za nuklearna istraživanja) u Ženevi da bi mu pomogao da istraži razloge ovog surovog ubistva.

Na mestu zločina, Langdon nalazi zastrašujući prizor: potpuno nagog Ventru, slomljenog vrata sa savršeno preciznim znakom za koji je znao da ga nijedan naučnik nikada nije video, uprkos tome što su o njemu postojali dokumenti. Ambigram, znak koji se isto čita sa obe strane, u obliku reči. Koler je takođe pozvao i Ventrinu usvojenu kći, Vitoriju. Njih troje kasnije saznaju da je ukradena boca koja sadrži četvrtinu grama antimaterije, što je dovoljno da izazove masovno uništenje u radijusu od 800 metara ukoliko dođe u kontakt sa materijom.

Taj susret antimaterije i materije o kojem piše Braun događa se upravo u CERN-ovoj fabrici antimaterije, jedinoj na svetu. Jedino što antimaterija uopšte nije tako zloglasna kao što joj je Braun namenio, jer bez nje ne bi bilo ni materije. Ali, pre nego što stignemo do te jedine fabrike antimaterije u svetu, predstavimo prvo CERN u kojem sam boravio tri naša praznična dana, pre dve nedelje, dok nam je vodič i domaćin bio naš svetski afirmisani nuklearni fizičar dr Vladimir Reković, koji sada vodi tim Instituta “Vinča“ koji radi na eksperimentima u CERN-u.

Doktor Vlada Reković je poreklom Užičanin, sa 17 godina otišao je u Ameriku u školskoj razmeni, tamo je ostao, doktorirao nuklearnu fiziku i afirmisao se kao naš najperspektivniji stručnjak, da bi 2007. došao u CERN. Od kada je Srbija 2019. postala punopravna članica CERN-a, priključio se timu Instituta “Vinča“ s kojim radi na važnim eksperimentima na CSM detektoru.

CERN je osnovan u predgrađu Ženeve ranih ’50-ih da bi promovisao miroljubivu saradnju među evropskim nacijama, koje su doživele dva katastrofalna rata tokom prethodnih 40 godina. Osnivači su posmatrali nuklearnu i fiziku visokih energija kao perspektivne discipline koje zahtevaju saradnju. To je, inače, bio rani nagoveštaj ujedinjenja Evrope oko istraživanja u nuklearnoj fizici. Već pre toga su se SSSR i SAD pojavili kao nuklearne sile i Evropi je bilo jasno da u tom području i ona mora da nađe svoju afirmaciju.

TRAMVAJEM DO CERN-a

Do CERN-a se stiže tramvajem broj 18 i izlazi na njegovoj poslednjoj stanici. Ali već na stanici prolaznika čeka pasarela ispod koje se nalaze imitacije dva akceleratorska tunela u pravoj veličini. Tu je izložbeni prostor u kojem mogu da se saznaju osnovne informacije o istoriji CERN-a, a na drugoj strani kupe ne baš jeftini suveniri. Recimo, suvenir šolja za čaj košta 22 evra.

U ovom delu nalazi se popularna izložba “Mikrokosmos“ gde je izložen original Osnivačke konvencije CERN-a, koju su jula 1953. potpisali predstavnici 12 zemalja, među kojima je i Jugoslavija. U ime Jugoslavije, konvenciju je potpisao Pavle Savić. Ipak, Jugoslavija je 1961. napustila organizaciju.

CERN je promenio ime 1954, ali ne i skraćenicu. Njegovo puno ime glasi “Organisation Europeenne pour la Recherche Nucleaire“, ali pošto zaposleni nisu prihvatili novu skraćenicu OERN, prihvaćeno je da ostane stara – CERN.

Srbija je sada jedna od 23 punopravne zemlje članice. Generalna direktorka CERN-a Fabiola Đanoti povodom uključenja Srbije posle dužeg vremena pridruženog članstva rekla je da će članstvo osnažiti dugogodišnju saradnju CERN-a i Srbije, stvarajući prilike za povećanje saradnje u naučnim istraživanjima, obuci, obrazovanju, inovacijama i podeli znanja.

CERN se danas sastoji od više od 1.000 zgrada raspoređenih u nekoliko kampova. Krećemo prvo od one u kojoj je radio pronalazač www-a, odnosno interneta, kakvog ga danas poznajemo, Tom Berners Li. Ispred kancelarija danas stoji ploča koja objašnjava kako je 1989. nastao njegov pronalazak. U radnoj sobi jedne od njih tako je pronađen www ‒ world wide web.

Otkrićem iz ranih 1980-ih, V i Z bozona koji su zajedno odgovorni za jednu od četiri fundamentalne sile koje upravljaju ponašanjem materije u svemiru, CERN se etablirao kao vodeća svetska laboratorija za fiziku visokih energija. Za mnoge evropske lidere postao je najviši izraz kontinentalnog jedinstva ‒ dovoljan razlog da se odobri njegov projekat 1990-ih ‒ LHC (Large Hadron Colider) vredan više milijardi evra.

Veliki hadronski sudarač (LHC) najveći je i najsnažniji svetski akcelerator čestica. Izgrađen je s ciljem da odgovori na neka od najfundamentalnijih pitanja fizike, posebno ona koja se odnose na poreklo našeg univerzuma i omogući da ljudi shvate najtemeljnije zakone prirode.

KROZ TUNEL SUDARAČA...

Sudarač je smešten u kružnom tunelu obima 27 kilometara na dubinama od 175 metara. Betonski tunel debljine 3,8 metara izgrađen je između 1983. i 1988. Tunel preseca švajcarsko-francusku granicu na četiri tačke, dok se najveći deo tunela svojom dužinom nalazi u Francuskoj.

Kroz tunel sudarača prolaze dve susedne cevi za snopove koje se ukrštaju na četiri tačke, dok se snopovi kreću u suprotnim smerovima. Kružne putanje ovih snopova održavaju se uz pomoć 1232 dvopolna i 392 četvoropolna magneta. Instalirano je 1600 superprovodnih magneta od kojih većina ima težinu od 27 tona. Za održavanje temperature magneta koja otprilike iznosi -271 °C, potrebno je približno 96 tona helijuma, zbog čega je LHC najveće kriogeno postrojenje na svetu.

On je projektovan za kontrolisano sudaranje dva snopa čestica koji se kreću u suprotnim smerovima. Prvi snopovi protona počeli su da cirkulišu 10. septembra 2008, ali je već posle devet dana došlo do ozbiljnog kvara. LHC je pušten ponovo 20. novembra 2009, a tri dana kasnije zabeleženi su prvi sudari protona pri energiji od 450 gigaelektrovolti.

U kontrolnom centru CERN-a postoje četiri crvena prekidača. Oni omogućuju munjevito gašenje snopa ako se pojave problemi na LHC-u. Brojni računarski programi učinili bi automatski isto, kada bi primetili abnormalne merne vrednosti. U tom slučaju, protoni se odbijaju izvan prstena i završavaju u snažnom bloku ugljenika, takozvanom odlagalištu snopa. Tamo se čestice usporavaju u nekoj vrsti kontrolisanog sudara tako da više ne mogu da naprave nikakvu štetu.

Sudarači čestica kao što su CERN-ove mašine dobijaju svoj sjaj iz Ajnštajnovog otkrića da su energija i masa zamenljive. Što se više energije oslobodi u sudaru, to su masivnije čestice koje se mogu napraviti. Pošto su protoni neuredne vreće manjih čestica poznatih kao kvarkovi i gluoni, njihovo razbijanje zajedno oslobađa samo delić ukupne energije protona. Mioni su, s druge strane, elementarni; bez unutrašnjih sastojaka (koliko naučnici znaju), njihovi sudari donose energetski snažnije rezultate.

Mionski sudarač jedna je od tri opcije koje se razmatraju kao naslednik CERN-ovog Velikog hadronskog sudarača, koji je trenutno najveći sudarač na svetu i očekuje se da će dominirati fizikom čestica u sledećoj deceniji. Kina i CERN istraživali su izgradnju novog sudarača od 100 kilometara u obimu, koji bi dostigao energiju sudara od 100 triliona elektron volti u poređenju sa sadašnjih 14 triliona Velikog hadronskog sudarača, otvarajući nove vidike energije i vremena.

Dok je Atlas najveći, CMS je najteži detektor u fizici čestica koji je do sada izgrađen. Dug je 21, širok 15 metara i težak 12.500 tona. U CMS eksperimentu učestvuje 2500 istraživača iz 190 instituta, a među njima grupa istraživača iz Instituta “Vinča“ i Fizičkog fakulteta u Beogradu. Glavni zadatak ovog detektora bilo je traganje za Higsovim bozonom, što je uspešno završeno 2012. godine. U tom poduhvatu koji je ocenjen kao istorijski učestvovao je dr Reković, zajedno sa drugim stručnjacima iz Vinče.

Postrojenja CMS detektora nalaze se u Sesiju na francuskoj teritoriji. Potrebno je 20 minuta vožnje od sedišta CERN-a koji se nalazi tik uz švajcarsko-francusku granicu. Postoji nešto što je nalik na pograničnu kućicu, ali tu odavno nema nikog, a nikada nije ni bilo.

Na ulasku počinjemo od kontrolne sobe. Tu su ljudi od kojih mnogi nikada nisu sišli u dubinu i videli tunel akceleratora. To je u principu mogućno kada akcelerator ne radi i kada je na servisu. Nekada je održavanje duže, čak i po dve godine.

Detektor se nalazi na dubini od 100 metara zbog stabilnosti. U svetu postoje sudarači u Rusiji, SAD, Britaniji, ali su mnogo manji. Tačno se zna kada dolazi do sudara. Taj detektor je kao konzerva, koja u sebi ima mnogo koncentrisanih konzervi. Kamere su osetljive na mione. Tehnologije detektovanja mogu da pokažu koje su vrste čestica u pitanju.

ULAZAK TEK POSLE TAČNIH ODGOVORA

Irena, naša domaćica, otvara vrata veoma pažljivo. Ona ulazi u zatvorenu komoru u kojoj mora da odgovori na neka pitanja, kako bi potvrdila svoj identitet. Ukoliko, recimo, ne bi dala pravilne odgovore, ostala bi zatvorena u tesnom prostoru, sve dok ne bi stiglo obezbeđenje koje bi trebalo da utvrdi da li je reč o zabuni ili neovlašćenom pokušaju upada u postrojenje. Irena je, srećom, odgovorila na sva pitanja, što ju je oslobodilo iz plastičnog kaveza, tako da je mogla da otvori vrata kroz koja smo stigli do detektora.

Postoje četiri tačne kamere, po dve koje idu u suprotnim smerovima, onda se magnetima udesi da protoni krenu jedan prema drugom. Kamere prave 40 miliona snimaka u sekundi. U proseku ima oko 200 zanimljivih događaja iz sve te mase snimaka. Što je energija snopa veća, tako je i verovatnoća sudara veća. Mogu da se stvore čestice, one se raspadaju na stabilne čestice. Zadatak kamere je da snimi sve interesantne događaje. Postojeće objašnjene interakcije su samo jedna vrsta manifestacije mnogo fundamentalnijih zakona po kojima mi funkcionišemo.

Radi jednostavnosti, cela stvar može da se zamisli kao neka vrsta železničkog voza. Snop je kao voz – ima prekide između vagona. Vagon je ovde manji, a prekid veći. Svi se sudaraju na istom mestu i to posle 25 nanosekundi. No, ni to nije tako jednostavno – ovde govorimo o vozu sa 2800 vagona, od kojih svaki prima 120 milijardi “putnika“. Ali to nije sve.

“Vagoni su izuzetno brzi, kreću se brzinom svetlosti“, kaže dr Reković. Tu i tamo, vagoni se sudare ‒ i tada stvari postaju zanimljive.

Od najvećeg interesovanja za naučnike jesu procesi koji se u prirodi retko dešavaju, ali se dešavaju. Slično kao u Mejo klinici. Tu se proučavaju jako retka oboljenja. U svim takvim slučajevima možeš da prostudiraš i bolje razumeš interakcije.

Detektor je napravljen od koncentrično postavljenih detektora u obliku cilindra. On detektuje samo stabilne čestice: elektrone, fotone, protone, neutrone, mezone, mione.

Detekcijom svake od ovih čestica koji su nastali pri tom sudaru obavlja se rekonstrukcija u trodimenzionalnom prostoru koji pomaže da shvatimo šta se desilo pri samom sudaru. U detektoru se registruju elektroni i fotoni se zaustavljaju najbliže sudaru, mezoni prodiru dalje, na kraju se detektuju mioni koji prodiru najdalje. Mioni su jedine čestice koje dolaze kod nas iz kosmosa.

ALI, NIŠTA BEZ "FIJATA" IZ KRAGUJEVCA

Kako eksperiment doprinosi razumevanju razvoja univerzuma? Energija pri kojima se dešavaju sudari je dovoljno velika da su pri interakciji fizički omogućeni procesi koji nisu mogućni na niskim energijama na kojima postoji spoljni život. Eksperiment se radi u kontrolisanim uslovima koji su postojali pre oko 15 miliona godina, kada je došlo do velikog “bing benga“.

Sledećeg dana prvo obilazimo prodavnicu suvenira. U njoj su obeležja CERN-a, knjige, beležnice, majice, šlemovi. Nije ništa unutra jeftino. Idemo u restoran. Tamo su izložene čokolade “toblerone“ sa natpisom CERN.

Dolazi britanski nuklearni fizičar Mik Stor, koji je u CERN od 1971, gotovo 55 godina. Mik je bio nekoliko puta u Srbiji, u Beogradu i u Novom Sadu, pa je iznenađen informacijom da je “fijat 500“ kojim nas vozi po centru sklopljen u Kragujevcu. On nas vodi prvo na prezentaciju istorije CERN-a u prostoriju gde fluorescentne boje u tami osvetljavaju prvi ciklotron.

Zatim odlazimo u fabriku antimaterije. U CERN-u je uveče od 17. do 18. jula 1986. godine antimaterija prvi put u istoriji uhvaćena u elektromagnetnu zamku. Zbog relativno nesigurnih uslova ovog prvog uspešnog pokušaja, antiprotone je bilo moguće sačuvati samo desetak minuta. Ovo je, međutim, bilo mnogo duže nego što su se nadali Amerikanci Bil Kels iz Fermilaba i Džerald Gabrijel sa Univerziteta u Vašingtonu.

Kada su se ovi istraživači vratili u CERN radi još jednog pokušaja, poboljšani aparat im je omogućio da bukvalno ubace u “flašu“ nekoliko desetina ili stotina antiprotona. Na kraju krajeva, savršenstvo ove tehnike će im omogućiti da ponesu kući supstancu koja je beskonačno ređa i teže dostupna od komada Meseca. Tako bi mogli da završe u sopstvenoj laboratoriji najvažniji eksperiment za teoriju ujedinjenja osnovnih fizičkih sila, upoređivanje, sa preciznošću većom od jednog dela na milijardu, masa protona i antiprotona.

Na levoj strani hale nalazi se usporivač antiprotona, što se postiže pomoću dve vrste magneta: dipolnim i kvadrupolnim. Oba se nalaze van akceleratorskog kruga i dostupna su posetiocima. Kvadrupolni na sebi ima natpis “Tesla“, što je njegovo ime. Dipolni je odmah pored njega.

Na desnoj strani sale nalazi se prostor za eksperiment “G bar“. Doktor Mik počinje predstavljanje antimaterije upravo pričom o Denu Braunu i njegovom romanu po kojem je kasnije snimljen film. Film “Anđeli i demoni“ dao je CERN-u mističnu auru i učinio ga prepoznatljivim u celom svetu, ali i nadvio neke preteće predrasude o tome da li je antimaterija doista “šejtanska rabota“ koja može da uništi svet. Doktor Stor odbija takve fantazije.

Iz kompleksa akceleratora koji ubrzavaju protone jedan deo se dovodi do fabrike antimaterije. Tim protonima se gađa fiksirana meta i kupe se proizvodi sa druge strane, jedna od stvari koja se proizvodi jesu puno različitih čestica koje izlaze na drugoj strani. Jedna od njih su antiprotoni. Oni su stabilni u vakuumu. Ti antiprotoni koji nastaju proizvod su visoke energije, ultrarelativistički. Cilj je da se uspore kako bi mogli biti zadržani u ograničenom prostoru, boci.

KRETANJE ČESTICA KAO KRETANJE MAGARCA

Kao što čestice mogu da se ubrzavaju, sličnim mehanizmima snopovi čestica mogu sa cirkularnog akceleratora da se usporavaju. U fabrici antimaterije videli smo dva akceleratora koji primaju primarni snop i usporavaju ga, nakon čega se snop sprovodi u moderniji akcelerator koji još više usporava snop gde se njihova brzina smanjuje na nivoe koji nisu relativistički, da mogu da se uhvate u jednoj potencijalnoj jami električnog polja i da se kretanje ograniči na mali prostor. U tom trenutku dodaju se antielektroni. Time se stvara antivodonik. To je polazna tačka osobina antiprotona.

Na primer koja je sprega sa gravitacionim poljem, da li se ono razlikuje od sprege koju ima običan vodonik? Takav antivodonik ne opstaje dugo jer pre ili kasnije nađu se sa vodonikom sa kojim se anulira. Prostor u kome se nalazi blizak je vakuumu, ali ne apsolutnom. To isto važi i za antiprotone. Onog trenutka kada se antiproton našao sa protonom, došlo bi do poništavanja.

Doktor Stor stoga za kretanje čestica uspostavlja poređenje s kretanjem magaraca. Kako se magarci kreću: milom ili silom? Na isti način ubrzavaju se čestice? Da li će one da se pokrenu na lep način ili silom? Da bi se elektron pokrenuo, potrebno je da mu se obezbedi potencijal.

Sve opservacije ukazuju da je fiksni deo univerzuma napravljen od materije, a ne od antimaterije. Na početku univerzuma, posle “Velikog praska“, smatra se da su postojale jednake količine materije i antimaterije. Jedno od pitanja je zašto je to slučaj, gde se izgubila antimaterija, koja bi trebalo da je postojala u početku? Ukoliko je stvoren podjednak broj čestica materije i antimaterije, one bi se anulirale. Zašto je onda “izabrana“ materija za opstanak?

U univerzumu šta god smo merili, vidimo samo pet odsto od ukupne materije. Ne znamo šta je 95 odsto. Veličina univerzuma koji se sada vidi kao 14 milijardi svetlosnih godina u prečniku je zapravo bila manja od veličine jezgra u ranom kosmičkom vremenu. Dakle, polje istraživanja zapravo nije samo traženje osnovnih sastojaka, već dobijanje veće slike o tome kako univerzum funkcioniše kao celina.

“U univerzumu ne postoji samo materija“, objašnjava dr Reković. “Primećujemo da univerzum ubrzava. To je zapanjujuća opservacija. Univerzum se istovremeno širi. To znači da ga nešto gura. Svaka galaksija ima ogromnu masu koja oseća masu druge galaksije. Prirodno bi bilo da se mase privlače. To nije samo osobina Zemlje. Univerzum će nastaviti da se širi zauvek ili će se gravitaciono usporiti i konačno sabiti u ’velikom stisku’. Dokazi predviđaju da ne samo da nema dovoljno mase ili energije da dođe do ponovnog sažimanja (rekolapsa), nego se čini da se širenje svemira ubrzava i da će se on širiti celu večnost“, ukazuje naš domaćin.

Postoji neka energija koja to gura – mračna energija. Procenjuje se da tamna materija čini oko 20 odsto svemira. Druge tri četvrtine sastoje se od tamne energije i samo četiri do pet odsto od normalne materije. Istraživači znaju iz posmatranja da tamna materija i njena gravitacijska sila moraju da postoje. Galaksije se, na primer, okreću tako brzo da bi se jednostavno razletele da se sastoje samo od normalne materije.

Iako sama reč “antimaterija“ vuče na destruktivnost i mnogi je, poput Dena Brauna, vide kao najmoćniju destruktivnu silu, to nije tako. Antimaterija ne može da eksplodira na Zemljinoj površini niti može lako da se održava, ali ako bi sve to bilo mogućno, bilo bi potrebno 2,5 triliona tona antimaterije za uništavanje Zemljine kugle. Ili, to bi morala da bude energija koju proizvede Sunce za nedelju dana. Sama ideja proizvodnje antimaterije u toj količini, a zatim njeno skladištenje, u najmanju ruku je smešna, zaključuje doktor Stor.

Važno otkriće u nuklearnoj fuziji: Otkriven "sveti gral" čiste enerije?