Neće biti smaka sveta

Zanimljivo je da Black Max predviđa da su, čak i u najpesimističnijem scenariju, šanse za uništenje sveta na ogromnom eksperimentu u CERNU-u gotovo nepostojeće

Nedavno je u svetu, ali i u Srbiji, veliku pažnju privukao početak rada najvećeg akceleratora čestica na svetu u CERNU-u, na granici između Francuske i Švajcarske. CERN je najveći evropski centar za istraživanje elementarnih čestica i fundamentalne fizike, a u okviru njega izgrađen je Larege Hadron Collider (skraćeno LHC) ili Veliki Sudarač Hadrona. LHC je impresivna mašina koja ima 27 km u obimu, gde najjači superprovodni magneti na svetu ubrzavaju protone (koji pripadaju klasi hadrona) do neverovatnih energija. U sudaru tih protona stvaraju se uslovi kakvi su vladali u ranim fazama nastanka univerzuma, svega delić sekunde nakon Velikog Praska koji je označio početak stvaranja univerzuma. Očekuje se da ce LHC dati odgovore na neka pitanja koja decenijama more naučnike širom sveta.

KONTROVERZA

Puštanje u rad najvećeg akcleratora na svetu je pratila kontraverza od samog početka. Tako su fizičari Walter Wagner i Luis Sancho pokrenuli su sudsku parnicu pred američkim sudom na Havajima u cilju sprečavanja pokretanja LHC-a, sa obrazloženjem da LHC ugrožava postojanje cele planete. U osnovi parnice je mogučnost da se na tako visokim energijama stvori mini crna rupa koja bi polako usisavala sve oko sebe i eventualno progutala celu planetu Zemlju. Više – manje je bilo jasno da su pokretači sudskog postupka u prvi plan stavili svoju samopromociju, ali zbog velikog publiciteta naučnici u oblasti visokoh energija morali su da odgovore na izazov. Precizna izračunavanja verovatnoće proizvodnje mini crne rupe i njene dalje evolucije jednostavno su morala biti urađena.

Posle nekoliko godina paralelnog rada nekoliko grupa u svetu, odlučeno je da će se potraga za mini crnim rupama na LHC-u odigrati pomoću tzv. „generatora događaja crnih rupa“ koji se popularno zove Black Max. Black Max je program nastao u saradnji grupa sa univerziteta SUNY iz Bafala, (De Chang Dai i Dejan Stojković), CWRY (Glenn Starkmann) i Oxforda (Cigdem Issever, Eram Rizvi, Jeff Tsang). Publikovan je pod nazivom „Black Max: A black-hole event generator“ i uvršten u zvanični „software“ na CERN-u. Dejan Stojković je za taj projekat dobio ASTOR nagradu Univerziteta u Oksfordu koja se dodeljuje najistaknutijim naučnicima iz SAD-a. Ta nagrada mu je omogućila nekoliko poseta Oksfordu gde je između ostalog održao predavnje o svom radu na tom projektu.
Black Madž precizno izračunava verovatnoću proizvodnje crne rupe u sudaru dve čestice, karakteristike novonastale crne rupe i njenu dalju evoluciju. Mini crna rupa koja bi eventualno nastala na LHC-u ne bi mogla imati masu veću od milijarditog dela grama. Takva crna rupa bi se raspala gotovo trenutno emitovanjem Hokingovog zračenja. Za razliku od velikih, male crne rupe emutuju vrlo intenzivno kvantno zračenje, npr. jedna takva crna rupa bi izračila svu svoju masu za samo jedan delić sekunde. To zračenje je glavna karakteristika po kojoj će mini crne rupe biti tražene na LHC-u. Zanimljivo je da Black Max predviđa da su, čak i u najpesimističnijem scenariju, šanse za uništenje sveta na LHC-u gotovo nepostojeće.
Situacija, kao i obično u modernoj nauci, nije jednostavna. Ispostavilo se postoji suptilna veza između stabilnosti jedne od najvažnijih čestica, protona, i verovatnoće prozivodnje mini crnih rupa. Pošto smo mi svi izgrađeni od protona, i naš životni vek je daleko duži od delića sekunde, proton mora biti relativno stabilna čestica.Glenn Starkmann , De Chang Dai  i Dejan Stojković u radu pod nazivom „Why black hole production in scattering of cosmic ray neutrinos is generically suppressed“, nedvosmisleno su pokazali da očuvanje protona nema velikog uticaja na eventualnu proizvodnju crnih rupa na LHC-u. Prema tome, mini crne rupe na LHC-u još uvek nisu isključene.

UZBUDjENjA

Mini crne rupe nisu jedino uzbuđenje koje nas možda očekuje na LHC-u. Standardni Model elementarnih čestica je jedan od najvećih dostignuća fizike u prošlom veku. On uspešno objedinjuje elektromagnetne i slabe interakcije i korektno opisuje gotovo sve eksperimente u fizici visokih energija urađene na nama trenutno dostupnim energijama. Standardni Model predviđa postojanje čestice poznate pod imenom Higgs. Bez Higga-a, mi ne znamo kako da objasnimo mase ostalih elementarnih čestica, a verovatno bi i ceo koncept Standardnog Modela pao u vodu. Na žalost, Higgs je jedina čestica iz Standardnog modela koja do danas još nije pronađena. Ako se to ne dogodi na LHC-u, moderne teorije elementarnih čestica morale bi biti u najboljem slučaju ozbiljno promenjene, a možda i potpuno napuštene.
Pored Higgs-a, veruje se da će LHC otkriti i supersimetriju. Supersimetrija je simetrija između bozona (čestica sa celobrojnim spinom) i fermiona (čestica sa polu-celobrojnim spinom) i igra važnu ulogu u objedinjenju svih čestica i interakcija. Zanimljivo je da ankete sprovedene među današnjim naučnicima pokazuju da najveći broj njih veruje da će supersimetrija biti prvo otkriće na LHC-u. Međutim, kao što to dobro znamo, istina se u fizici, (ili bilo kojoj drugoj oblasti), ne utvrđuje prebrojavanjem glasova.
Na kraju, LHC moze da nam kaže nešto više o tamnoj energiji (dark energy), koja je detektovana u kosmološkim posrtanjima 1998. godine, i koja (kako se veruje) uzrokuje ubrzano širenje univerzuma. Glenn Starkmann, Rejirio Matsuo i Dejan Stojković u radu pod nazivom „Dark energy, the colored anti-de Sitter vacuum, and LHC phenomenology“ pokazali su da tamna energija može da bude manifestacija faznog prelaza kroz koji nas univerzum trenutno prolazi. Ti fazni prelazi su nalik prelazu vode u led, ili vodene pare u vodu, samo što se dešavaju na ogromnim skalama univerzuma. Takva dešavanja uvek povlače za sobom promenu simetrije i strukture u univerzumu i ostavljaju tragove kako u kosmoloskim observacijama, tako i u eksperimentima visokih energija kao sto je LHC.
LHC je uz veliki publicitet zvanično pušten u rad 9. septembra 2008. Prvi snopovi čestica i kalibracija su pokrenuti bez problema. Ali, na nesreću, samo nekoliko dana pre nego što bi se odgirali prvi sudari čestica, desila se havarija koja je zaustavila rad eksperimenta na duže vreme. Jedna loše povezana žica je prouzrokovala isticanje tečnog helijuma iz sistema za hlađenje, temperatura na magnetima je porasla, što je za posledicu imalo izbacivanje magneta iz superprovodnog stanja. Van superprovodnog stanja, otpor u strujnim kolima je toliko porastao da se ceo sistem pregrejao do tačke eksplozije. Trenutno je u toku remont koji će trajati do juna 2009., kada bi LHC trebalo da se ponovo stavi u pogon. Novi sistemi koji ce na vreme detektovati i sprečiti ono što se tada dogodilo biće instalirani. Mnogo naučnika širom sveta sa velikim nestrpljenjem očekuje ponovno puštanje u rad LHC-a.

KLINTON

Ovoj nervozi je svesno ili nesvesno kumovao bivši američki predsednik Bil Klinton koji je polovinom devedestih godina prošloga veka otkazao SSC – projekat superprovodnog akceleratora vrednog 10 milijardi dolara koji bi ubrzavao čestice do dva puta većih energija nego što to može da uradi današnji LHC. Posle nekoliko potrošenih milijardi, Klinton je odlučio da nam takva mašina nije potrebna i time naneo neizmernu štetu savremenoj nauci. Da nije bilo te pogrešne političke odluke, mnogi odgovori koje danas sa nestrpljenjem očekujemo od LHC-a, bili bi nam već dugo poznati.