Mokslas ir IT

2019.10.10 20:06

Įtakingas CERN dirbantis profesorius – ar milijardas daug ir kodėl CERN nevykdo karinių eksperimentų

mąsto apie 100 km greitintuvą po Ženevos ežeru
Tautvydas Lukaševičius, LRT.lt2019.10.10 20:06

Matematikas, fizikas ir inžinierius traukiniu keliauja per Škotiją. Inžinierius pamato juodą avį ir sako, kad Škotijoje avys yra juodos. Fizikas pakraipo galvą ir patikslina, kad kai kurios avys Škotijoje yra juodos. Neiškentęs matematikas pratrūksta: „Ne, mes tik žinome, kad Škotijoje yra bent viena avis ir bent viena tos avies pusė yra juoda.“ Ruošdamasis kalbėti su įvairių sričių mokslininkais prisimenu šį anekdotą, kuris dažnai „pralaužia“ ledus ir padeda nusiraminti prieš interviu tiek žurnalistui, tiek nekalbiam mokslininkui.

Šį kartą apie CERN (didžiausios pasaulyje dalelių fizikos laboratorijos) reikšmę, atradimus ir ateitį kalbuosi su profesoriumi Cristophu Schaferiu, kurio nekalbumu ar uždarumu apkaltinti negalėtų niekas. Su CERN požemiuose užaugusiu eksperimentinės fizikos mokslininku iš Vokietijos susitinkame Fizinių ir technologijos mokslų centre (FTMC) Vilniuje.

Liftu kylame į ketvirtąjį pastato aukštą ir įsikuriame nedidelėje virtuvėlėje. „Tai vienintelė laboratorija (šiame pastate), kurioje yra kriauklė“, – nuskamba dar vienas greičiausiai tik fizikams suprantamas pokštas. Bet grižkime prie CERN.

Profesorius C. Schaferis, CERN atlikęs ne vieną dalelių eksperimentą, šiuo metu keliauja po šalis, kurios yra CERN asocijuotos narės arba organizacijai nepriklauso. Jo užduotis – kuo daugiau žmonių supažindinti su nauda, kurią šalys gali gauti atlikdamos eksperimentus CERN.

Pasak jo, CERN buvo įkurta po pasaulinio karo, kaip organizacija, turėjusi į vieną vietą pritraukti mokslininkų iš viso pasaulio ir parodyti, kad mokslo atradimus galima panaudoti taikiems tikslams. CERN niekados nebus atliekami kariniai bandymai, nes visi eksperimentų rezultatai skelbiami viešai, CERN galima laikyti dalelių fizikos tyrimų monopoliu, tačiau organizacijos vadovai patys skatina kitas šalis kurti dalelių fizikos laboratorijas, kad konkurencija padėtų pasiekti proveržį.

CERN gimė pasaulinis tinklas „www“, CERN atkuriamos sąlygos, kurios buvo po Didžiojo sprogimo, CERN ieškoma dalelių, kurios galėtų paaiškinti, kas yra Tamsioji medžiaga ir Tamsioji energija. Išvertus iš fizikų kalbos, mokslininkai siekia praplėsti mūsų suvokimo ribas nuo 5 proc. iki…

– Jūsų kolegos jus vadina fiziku „iš visos širdies“. Tiek universitete Aachene, tiek CERN darėte įvairiausių fizikinių eksperimentų, kurie praplečia mūsų visatos suvokimo ribas. Pirmiausia noriu paklausti apie šių metų Nobelio fizikos premiją? Ar dėmesys astrofizikams jus nustebino?

– Du iš laimėtojų yra iš Ženevos universiteto. Aš atvykau iš CERN, kuris yra visai netoli Ženevos. Kai A. Nobelis įsteigė premijas, jis sakė, kad Nobelio premijos turi būti teikiamos žmonėms, asmenybėms, o ne organizacijoms. Fizika, chemija yra sudėtingi mokslai, kuriuos jis norėjo populiarinti. Geriausia tai padaryti sukuriant herojus. Būtent todėl apdovanojami žmonės, o ne organizacijos.

Kosmologijos sritis dabar yra labai madinga. Kai buvo įrodyta, kad egzistuoja gravitacinės bangos, kurias nuspėjo Einšteinas, atsivėrė visiškai naujos pažinimo ir suvokimo galimybės. Mes gyvename dideliame name su labai mažais langeliais į išorę. Dalelių fizika yra tik vienas mažas langelis, per kurį mes galime šiek tiek matyti, bet iš esmės esame akli. Atradę gravitacines bangas, mano nuomone, mes atvėrėme daug didesnį langą. Tuo galima paaiškinti kosmologijos populiarumą ir svarbą.

Egzoplanetų atradimas pakeičia mūsų įsivaizdavimą, kas yra žmonės ir žmonija. Galime klausti ir svarstyti, ar ten toli taip pat egzistuoja gyvybė.

– Kokia jūsų nuomonė dėl „protaujančios“ gyvybės kitose planetose?

– Aš esu 100 proc. įsitikinęs, kad ji egzistuoja.

– Bet mes jos nematome?

Nematome ir labai abejoju, ar kada nors pamatysime. Mūsų kaimyninė žvaigždė yra tik už šviesmečio. Reikia vienerių metų, kad ten nukeliautų šviesa. Turbūt nereikia sakyti, kad mums kyla sunkumų, kai norime pasiekti šviesos greitį. Jei keliausime dešimt kartų mažesniu greičiu, nei sklinda šviesa, iki žvaigždės keliausime dešimt metų. Į vieną pusę. Ir aš kalbu apie artimiausią sistemą. Kitos planetos, kuriose gali būti palankios sąlygos gyvybei, yra labai toli.

– Kiek mes šiuo metu žinome? Galite pasakyti konkretų skaičių?

– Mes dabar sėdime prie stalo, kurį galime paliesti. Tai materija. Tai tik 5 proc. visatos. Likę 95 proc. yra nežinomi. Tai Tamsioji medžiaga ir Tamsioji energija. Jeigu norime pasverti visatą, žinome, kad yra žvaigždės ir planetos. O kas yra tarp žvaigždžių ir planetų? Lengviausia tiesiog skaičiuoti žvaigždes. Žinome jų skaičių, sudauginame ir gauname masę. Žinome, kad galaktikoje yra tam tikras kiekis matomos masės (žvaigždės) ir žinome, kaip galaktika juda. Mums dabar aišku, kad tas judėjimas būtų negalimas, jei tokia būtų masė. Vadinasi, trūksta masės.

Jeigu Žemėje galiojantys fizikiniai dėsniai galioja ir kitur, tas judėjimas turėtų būti kitoks. Norėdami paaiškinti tą galaktikos judėjimą turime pridėti masės. Kokios masės, mes nežinome. Mes tiesiog žinome, kad ji nešvyti, nes jei švytėtų, tai būtų žvaigždė. Mes tai pavadiname Tamsiąja medžiaga. Kas tai? Mes nežinome? Yra daug teorijų, bet tai teorijos be įrodymų. Taigi dabar žinome, kiek materijos yra visatoje. Tiesa, yra problema.

Po Didžiojo sprogimo visata plečiasi vis sparčiau. Kažkuriuo metu plėtimasis turėtų sulėtėti dėl gravitacijos, bet taip nevyksta. Pagal mūsų skaičiavimus masė jau yra per didelė, o dėl gravitacijos viskas turėtų susispausti. Sprendimas? Sugalvojame, kad turi egzistuoti energija, kuri atskiria dalykus. Pavadiname ją Tamsiąja energija, nes nieko apie ją nežinome.

Kad toliau galėtume spręsti tokius galvosūkius, reikia CERN ir dalelių fizikos. CERN galime atkurti tokias sąlygas, kokios buvo iš karto po Didžiojo sprogimo. Galime ieškoti dalelių, kurios galėtų paaiškinti ar būti susietos su Tamsiąja medžiaga ar Tamsiąja energija.

– Įmanoma pamatyti visą visatos istoriją?

– Įsivaizduokime giedrą vasaros naktį. Jūs danguje matote žvaigždes. Ar kada nors savęs paklausėte, kodėl visata yra permatoma? Pirmuosius 380 tūkst. metų po Didžiojo sprogimo ji nebuvo permatoma. Energija ir jos tankis buvo toks didelis, jog buvo labai aukšta temperatūra. Vyravo plazma. Ji neleisdavo fotonams ištrūkti, vadinasi, šviesa buvo įkalinta.

Šiandien astronomai naudoja didelius teleskopus ir žiūri į praeitį. Kuo tiriamas objektas yra toliau, tuo tolimesnę praeitį jie gali pamatyti. Kas būtų, jei sukurtume tokį didelį teleskopą, per kurį galėtume pamatyti patį Didįjį sprogimą? Laimei, tai neįmanoma, nes tokiu atveju dalelių fizikai neturėtų darbo. Nebūtų prasmės atlikinėti eksperimentų CERN. Ką mes darome dabar, mes negalime tokios tolimos praeities stebėti, todėl ją atkuriame, simuliuojame greitintuvuose.

– Pamenate savo pirmą dieną CERN?

– Buvau studentas iš Aacheno universiteto. CERN pastatų nuolatos daugėja. Kolegos studentai, kurie jau buvo apsilankę CERN, nuvedė mane į vieną pastatą su daugybe koridorių ir paliko. Aš pasiklydau ir ilgai klaidžiojau, kol radau išėjimą.

O jei rimtai, labai didžiavausi, kad ten esu. Dalelių fizikams tai ypatinga vieta. Tai mūsų svajonė. CERN mums buvo... planetos centras.

– Norėjote pasakyti visatos centras?

– Pagavote. Specialiai neištariau to žodžio, nes tikiu, kad kitose egzoplenetose gali būti kitų dalelių fizikų ir jų didesnių laboratorijų. Žinoma, ir mūsų planetoje Žemėje tuo metu buvo ir kitų CERN konkurentų, pavyzdžiui, DESY Hamburge, „Fermilab“ Čikagoje, bet CERN nuolatos augo ir augo, pradėjo dominuoti.

Mano nuomone, šiuo metu CERN labiausiai trūksta konkurentų. Esame geriausi, nes nėra su kuo palyginti. Tai nėra gerai.

– Bet ar tada radote tai, ko tikėjotės? Ne vienas lietuvių mokslininkas sakė, kad tikėjosi pamatyti kažką egzotiško, paslaptingo tarsi toje D. Browno „Angelų ir demonų“ knygoje, o rado pilkus ir apgriuvusius pastatus?

– Sutinku. CERN pirmiausia yra aukštųjų technologijų laboratorija. Mes tokia laboratorija ir esame. Didžiausios IT kompanijos atlieka pas mus bandymus produktų, kurie rinkai bus pristatyti po penkmečio. O IT srityje penkmetis yra tarsi amžinybė.

Tiesa, kai atvyksti pirmą kartą, pirmiausia pamatai senus pastatus. Bet aš kaip mokslininkas turiu tam tikrą biudžetą, kurį galiu išleisti. Jį galima išleisti gražiems pastatams, moderniems baldams kaip čia, šitame nuostabiame pastate, arba galima įsigyti naujausius technologinius dalykus, modernios kompiuterinės analizės prietaisų, kurie kainuoja daug, bet atveria naujų galimybių.

– Ar tai problema, kad kai kurios šalys, pavyzdžiui, Lietuva, per daug išleidžia išoriniam vaizdui, o ne „turiniui“?

– Neatskleisiu pavardės, bet vienas iš jūsų buvusių ministrų, kuris buvo atsakingas už mokslą, sakė, kad žiūrėdamas į tai, kaip išleidžiami struktūrinių ES fondų pinigai mokslinių tyrimų infrastruktūrai kurti ir gerinti, jis jaučia, kad nuo to nukenčia mokslas. Su šia nuomone iš dalies sutinku.

Svarbu turėti gerą infrastruktūrą, bet net ir gražiausius pastatus reikia užpildyti gyvybe. Reikia pusiausvyros tarp gražaus fasado ir to, kas yra viduje.

– CERN dėmesį skiria protams?

– Taip. Bet kai laboratorijose dėl kiauro stogo pradeda lašėti vanduo, reikia tas problemas spręsti, senus pastatus atnaujinti. CERN minės 65 metų sukaktį, o į pensiją tikrai išeiti neplanuojame. Visgi didžiąją dalį pinigų stengiamės nukreipti į mokslą ir technologijas.

– Kaip jaučiatės dirbdamas administracinį darbą? Pasiilgote eksperimentų ir laboratorijos?

Labai. Dariau eksperimentus tiek su LEP (angl. Large Electron–Positron Collider), tiek su LHC (angl. Large Hadron Collider). Dabar keliauju po įvairias šalis ir pasakoju apie CERN veiklos svarbą. Mano nuomone, kad gerai atliktum mano dabartinį darbą, turi būti užaugęs CERN požemiuose, būti viską „pačiupinėjęs“. Taip, dabartiniame mano darbe yra daug biurokratijos, derėjimosi, politikos, bet visada jaučiu, kad kur benuvykčiau, visi tikisi, kad CERN atstovas bus dalelių fizikas.

Kartais skaitau paskaitas čia, Vilniuje, ir tuo labai džiaugiuosi. O jei jau taip nutinka, kad nebelieka motyvacijos, o taip nutinka, nusileidžiu po žeme ir apžiūriu visus mūsų kūrinius. Motyvacija atsiranda. Svarbiausia prisiminti tą tikslą, ko mes siekiame CERN.

– Ar visada žinote, ko ieškote? O gal niekados nežinote?

– Perfrazuosiu jūsų klausimą. Yra taikomieji ir fundamentiniai tyrimai. Koks skirtumas? Taikomųjų tyrimų atveju mes žinome, koks galutinis tikslas. Tarkime, kad norime sukurti ekonomiškesnį lėktuvą. Tai privalumas. Bet didžiausias trūkumas yra tas pats galutinio tikslo žinojimas. Jis visada yra tavo galvoje. Niekados neatrasite to, apie ką negalvojate.

Fundamentiniai tyrimai turi mums padėti suprasti. Mes stebime ir bandome suprasti. Pateiksiu pavyzdį – rankose dabar laikau žvakę, kurią per metus dešimt inžinierių turėtų patobulinti. Po metų jie turi pateikti ataskaitą su rezultatais. Kas toje ataskaitoje? Žvakė. Galbūt didesnė, mažesnė, galbūt kitokios sudėties, bet žvakė. Jie nepavers tos žvakės kažkokiu kitu šviesą skleidžiančiu daiktu be fundamentinių žinių.

Kai Michaelą Faraday‘ų garsiausi profesoriai pakvietė į Londoną ir paklausė, kam reikalinga elektra, jis atsakė, kad neturi žalio supratimo. Šiandien be elektros neįsivaizduojame savo gyvenimo. Esmė ta, kad fundamentalūs tyrimai niekados neturėjo tikslo, bet pakeitė pasaulį. Pažiūrėkite į „iPhone“, kurį dabar išsitraukiau iš kišenės. Albertas Einšteinas, Maksas Plankas būtų sužavėti, kad tokiame mažame daikte telpa jų fundamentiniai tyrimai. Jei dabar paklausite manęs, ką gali sukurti LHC? Aš tikrai nežinau... Bet po 100 ar 200 metų, tikiu, mūsų atradimai turės ne tik teorinę išraišką.

– Kokia CERN ateitis?

– Reikia klausti, ar CERN iš viso turi ateitį. Mano nuomone, taip, bet ji nėra garantuota. Turime ieškoti priežasčių savo egzistavimui. Juk CERN eksperimentus atlieka universitetų iš viso pasaulio mokslininkai. Mes patys, kaip organizacija, eksperimentų nedarome. Daugiausia turime inžinierių, kurie kuria tą infrastruktūrą. Tai, kaip ji bus išnaudota, ar naudą supras visuomenė, priklauso ne tik nuo mūsų.

Mūsų biudžetas yra 1,2 milijardo Šveicarijos frankų (apie 1,1 mlrd. EUR). Daug? Pavyzdžiui, mano Aacheno universiteto biudžetas yra panašus. Ir tai tik vienas universitetas. Ciuricho universiteto biudžetas daug didesnis už CERN, o tokių universitetų Europoje ne vienas. Tiesa, vis tiek turime paaiškinti, kam CERN tie pinigai?

Vienas iš ateities planų yra didinti LHC nuo 27 km iki 100 km. Tai galėtume padaryti iki 2040 m. Jis veiktų iki 2090 m. Kitas variantas – kurti linijinį greitintuvą. Jo privalumas tas, kad jis gali būti statomas etapais ir nuolatos ilginamas, o žiedo juk nepailginsi.

Iš esmės yra tik du ateities scenarijai. Arba mes galime didinti energiją ir statyti didesnius greitintuvus, arba tobulinti savo detektorių technologijas.

Galbūt naujos technologijos leis sukurti ant stalo telpantį greitintuvą. Ir tai nuostabu. Bet tada nereikės CERN.

– Jei aš būčiau piktas ir neišsilavinęs politikas, o jūs turėtumėte mane įtikinti, kad CERN reikalingas?

– Pasaulyje šiuo metu yra daugybė problemų. Klimato atšilimas, maisto, vandens trūkumas ir t. t. Galbūt ironiška, tačiau jas galime spręsti tik naujomis technologijomis. Tiesa, kad jas sukurtume, mums neužteks taikomųjų mokslų.

Taip, šiuo metu turime daugybę žinių, kurių užteks naujas technologijas kurti kokius 20 ar 30 metų. O kas toliau? Mūsų fantazija ribota. Jei nutrauksime fundamentinius tyrimus, niekas to nepajus iš karto, bet po dešimčių metų sustosime. Tai investicija į ateitį. Į ateities technologijas, kurių galbūt net sapnuose ar fantazijose mes šiandien nematome.

Žinau, kad politikai galvoja tik 4 ar 5 metus į priekį, bet visuomenė turi daugiau žinoti apie CERN veiklą ir suprasti įtaką ateities kartoms.