Naukowcy szukają wytworów miniaturowego "wielkiego wybuchu"
Wersja oryginalna Wersja oryginalna Scientists look to the spin-offs of a miniature ‘big bang’
Fizycy dążący do zrozumienia tajemnic wszechświata szykują się do uruchomienia największego eksperymentu w swych dziejach. W przyszłą środę pierwsze atomy popędzą z prędkością niemal równą prędkości światła po 27-kilometrowym torze pod granicą szwajcarsko-francuską w okolicach Genewy.
W siedzibie CERN/AFP
W siedzibie CERN/AFP
Będzie to pierwszy krok ku prawdziwej chwili prawdy dla zbudowanego kosztem 8 mld dol. Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC). Za kilka tygodni dwa strumienie protonów – jąder atomu wodoru – przyspieszy w przeciwnych kierunkach i zderzy się, tworząc w mikroskali ogromne dawki energii właściwe dla świeżo powstałego wszechświata z okresu tuż po "wielkim wybuchu" ok. 14 mld lat temu.
Uczeni w europejskim ośrodku fizyki cząstek elementarnych CERN mają nadzieję, że LHC pomoże ujawnić nowe siły i dodatkowe wymiary czasoprzestrzeni. Może także pozwolić tworzyć i badać miniaturowe czarne dziury.
Ale LHC może okazać się łabędzim śpiewem ośrodka– a wraz z nim całej fizyki cząstek elementarnych – po wypełnionych chwałą 50 latach, podczas których coraz potężniejsze akceleratory dawały uczonym możliwość budowania spójnego, choć niepełnego obrazu wszechświata wychodzącego od studiów nad najmniejszymi elementami konstrukcyjnymi materii.
Niektórzy wpływowi naukowcy już zastrzegają, że świata nie będzie stać na kolejny wielki akcelerator. – Potrzebujemy przemyśleć wszystko na nowo, zadać sobie pytanie: do jakiego celu zmierza fizyka cząstek? Do jakiej skali musimy jeszcze się posunąć? – pyta sir David King, były główny doradca rządu brytyjskiego ds. nauki.
W coraz bardziej pragmatycznym świecie rządy kierują większe fundusze na nauki stosowane i technologie, tnąc wydatki na obszary badań uprawianych dla samego rozwoju wiedzy. Zawieszenie budowy Nadprzewodzącego Zderzacza Cząstek w Teksasie 15 lat temu pozostawiło na placu boju CERN jako niekwestionowane globalne centrum prac w tej dziedzinie.
Kierownik projektu LHC Lyn Evans, od 38 lat pracujący w CERN mówi: "Jedynym sposobem, w jakim potrafimy uzasadnić swoje istnienie, jest budowanie coraz bardziej wydajnych maszyn za te same realnie liczone pieniądze".
Nie ma się co dziwić, że naukowcy z CERN nieraz czują konieczność obrony swoich wydatków przez wskazywanie na rzeczy powstałe bezpośrednio dzięki ich pracy – takie jak np. superszybki internet (tzw. grid), który będzie służył do przetwarzania danych wytworzonych w LHC. Nie omieszkają przy tym przypomnieć, że to u nich powstała w 1989 r. sieć
www. Ale i tak "jesteśmy tu tak naprawdę, aby zadowolić intelektualną ciekawość", jak zapewnia dyrektor CERN ds. naukowych Jos Engelen.
Ale jeśli LHC wyda jakieś ważne owoce, stanie się to w dalekiej przyszłości, w sposób którego nie jesteśmy w stanie przewidzieć a nawet rozumowo ogarnąć. – Kto wie, może wielka energia nuklearna, nad którą pracuje CERN, za 300 lat będzie napędzać statki kosmiczne podróżujące po galaktyce? – pyta David Evans, naukowiec pracujący przy jednym z 4 wielkich podziemnych detektorów mających analizować cząstki powstałe w wyniku zderzeń wewnątrz LHC.
Stworzenie zrozumiałej argumentacji na rzecz istnienia LHC jest bardzo trudne, jeśli nie wręcz niemożliwe. A jednak fizycy muszą podjąć ten wysiłek. Decyzje budżetowe rządu zależą dziś od zrozumienia przez opinię publiczną i poparcia polityków o wiele bardziej niż w okresie tuż po II wojnie, kiedy europejskie państwa powołały CERN jako centrum badań nad pokojowym zastosowaniem fizyki atomowej.
Centralnym punktem sporu jest tzw. model standardowy czyli ramowy układ cząstek elementarnych i sił, służący do częściowego wyjaśnienia, jak funkcjonuje wszechświat, nie objemujący jednak grawitacji. Model ten nie uwzględnia także niedawnych obserwacji, takich jak te dotyczące tajemniczej "ciemnej materii", która być może wypełnia wszechświat.
Naczelnym zadaniem dla LHC będzie więc wypełnienie luk w modelu standardowym. Najbardziej znaną jest brak odpowiedzi na pytanie, co daje materii masę. Najczęściej preferowana teoria wiąże ją z bozonami Higgsa – cząstkami opisanymi w latach 60., które jeśli istnieją, powinny dać się zaobserwować w LHC.
Ale fizycy nie są zgodni co do tego, w jakiej kwestii prace LHC posuną naukę najbardziej do przodu. Dyrektor generalny CERN Robert Aymar skłania się ku supersymetrii. Według tej teorii LHC powinien być w stanie stworzyć i zaobserwować co najmniej neutralino – masywną, lecz nieuchwytną dotąd cząstkę, która być może tworzy ciemną materię wypełniającą wszechświat.
Jego zastępca Jos Engelen jest co do tego sceptyczny. Sam jest zwolennikiem teorii strun, wedle której znane powszechnie cztery wymiary przestrzeni i czasu ukrywają w sobie wiele dodatkowych wymiarów, które być może da się odsłonić w skrajnych warunkach kolizji cząstek wewnątrz LHC. W panujących tam warunkach mogłyby się ujawnić po raz pierwszy cząstki związane z grawitacją.
Nieco łatwiej laikom będzie zrozumieć perspektywę, że LHC może wytworzyć mikroskopijne czarne dziury – małe skupiska materii tak gęstej, że panująca wewnątrz grawitacja nie pozwala światłu wydostać się na zewnątrz. Jeśli tak, to czołowy teoretyk czarnych dziur Stephen Hawking może spodziewać się Nobla.
Ale czarne dziury powodują zarazem lęk, co już doprowadziło do pozwów przed sądami w USA i Europie. Ich autorzy starali się nie dopuścić do uruchomienia LHC, twierdząc, że kolizje mogą wygenerować czarną dziurę zdolną do wchłonięcia całej Ziemi.
CERN przyznaje, że te niepokoje mają pewne podstawy, ale ryzyko katastrofy jest zerowe. – Jeśli przejrzymy blogosferę, to znajdziemy tam mnóstwo ludzi, którzy boją się na serio. Ale nie ma żadnych dowodów na jakiekolwiek zagrożenie ze strony LHC – zapewnia John Ellis, czołowy fizyk teoretyczny ośrodka. Choć czarne dziury w centrum galaktyki mogą wessać całe gwiazdy, to ich mikroskopijne odpowiedniki będą niestabilne i szybko znikną, twierdzą specjaliści CERN.
Najlepiej by było, gdyby LHC zaowocowałby jakąś dobrą niespodzianką, która nie zagrażałaby planecie. Ale fizycy cząstek nie życzyliby sobie, aby ich projekt dał odpowiedzi na wszystkie wielkie pytania. Z ich punktu widzenia należy pozostawić dość tajemnic, aby było uzasadnienie dla kolejnych gigantycznych eksperymentów za miliardy dolarów.
Autor: Clive Cookson
http://ft.onet.pl/10,14330,naukowcy_szuk.....tykul.html