LHC – Wielki Zderzacz Hadronów to nadzieja współczesnej fizyki. Urządzenie ma przynieść odpowiedź na najważniejsze pytania – czy istnieje supersymetryczna rzeczywistość, jak wyglądał początek Wszechświata i czym jest antymateria. Swoją misję akcelerator LHC ma rozpocząć już jutro…
O LHC rozmawiamy z prof. dr hab. Lechem Mankiewiczem, dyrektorem Centrum Fizyki Teoretycznej PAN.
- Wielki Zderzacz Hadronów to projekt kosztujący miliardy euro, pracują nad nim naukowcy z całego świata, a na samą budowę gigantycznego akceleratora poświęcono blisko 20 lat. Dlaczego uruchomienie LHC wielokrotnie przekładano mimo tak wielkiego zaangażowania świata fizyki?
- Kiedy podejmowano decyzje o budowie LHC, to technologie, które miano wykorzystać do jego budowy jeszcze nie istniały. Było to więc olbrzymie wyzwanie dla inżynierów i nic dziwnego, że po drodze zdarzały się pewne trudności czy potknięcia. Wiem o awarii magnesów, które były dostarczane z laboratorium w Stanach Zjednoczonych – spowodowała ona opóźnienie w pracach nad przyspieszaczem cząstek. Innych problemów, może trochę mniejszej skali, mogło być dużo więcej.
LHC jest nieprawdopodobnie precyzyjnym urządzeniem. Musimy sobie wyobrazić, że sam tunel ma 27 km długości, a zderza się ze sobą naprawdę miniaturowe wiązki, poruszające się niemal z prędkością światła. Wszystko to musi być kierowane z olbrzymią precyzją. Dokładność wykonania LHC, jak podejrzewam, jest milimetrowa, jeśli nie submilimetrowa, przy skali 27 kilometrów. Nic więc dziwnego, że realizacja takiego wyzwania kosztowało sporo pieniędzy, sporo czasu i sporo wysiłku wielu ludzi.
- Przed każdym planowanym uruchomieniem akceleratora LHC pojawia się wiele krytycznych komentarzy, media przedstawiają możliwe zagrożenia. Niektóre z teorii to powstanie czarnej dziury, która wchłonie Ziemię, lub wywołanie nieznanych, dziwnych cząstek, niszczących wszystko z czym się zderzą. Czy rzeczywiście jest się czego obawiać?
- Naprawdę nie ma się czego bać. Osobiście uważam, że winę za takie poglądy ponoszą sami fizycy. LHC to otwarcie drzwi w nieznane, a z definicji, w nieznanym zdarzyć może się wszystko.
Terra incognita zawsze stwarza niesamowite pole do spekulacji. Jeśli ktoś nie potrafi pisać mądrych prac teoretycznych, to może jedynie spekulować. I oczywiście przy LHC niektórzy teoretycy zaczęli spekulować, tworząc mnóstwo scenariuszy, które z prawdą nie będą miały nic wspólnego. Jest winą środowiska, że nie potrafiło nazwać autorów tych prac odpowiednio dosadnie, postawić wyraźnej granicy między tym co jest zupełną fantazją, a tym co mieści się jeszcze w ramach rozważań naukowych. Żadnej czarnej dziury, ani żadnych dziwadełek, które pochłoną Ziemię, w LHC nie będzie.
Instalacja detektora CMS, źr. Wikipedia- Najważniejsze zadania LHC to poszukiwanie bozonu Higgsa, cząstek supersymetrycznych. Ma poszukiwać antymaterii i pomóc w rekonstrukcji Wielkiego Wybuchu. Teorią tego mikroskopowego świata jest mechanika kwantowa, a w mechanice kwantowej również wiele zagadnień pozostaje niewiadomą…
- Potencjał teorii do wyjaśniania tego co wiemy o mikroświecie, świecie cząstek elementarnych, powoli się wyczerpuje. Nie znamy równań, które opisują przyrodę przy energiach większych niż te, zbadane do tej pory. Na tym polega nowość, ta terra incognita – otwieramy drzwi do czegoś zupełnie nowego. Rozumiemy co się dzieje w przyrodzie, choć często nie jesteśmy w stanie zrozumieć szczegółów całego obrazu. Mamy podział na oddziaływania elektrosłabe, oddziaływania silne – to wszystko dość dobrze pracuje i dość dobrze do siebie pasuje. Ale nie da się tego rozumowania przełożyć na większe energie. By sobie z tym poradzić, stworzono LHC.
Mechanika kwantowa jest bardzo precyzyjna. Jest to jednak zupełnie inna precyzyjna niż jesteśmy przyzwyczajeni – na wiele rzeczy nie pozwala. Jeżeli chcemy spojrzeć w kierunku bardzo wielkich energii i bardzo małych odległości, to sposób myślenia jaki podpowiada nam właśnie mechanika kwantowa, wyraźnie ogranicza możliwe scenariusze zdarzeń. Zdecydowanie wskazuje na to, że tam musi się coś dziać, coś bardzo ciekawego. Czytałem ostatnio opinię, że jeżeli LHC nie doprowadzi do nowych odkryć naukowych, to właściwie cały sposób rozumienia przyrody trzeba będzie przemyśleć od początku.
- Co jest bardziej prawdopodobne – to, że LHC odpowie na największe pytania współczesnej fizyki, czy to, że będzie największym źródłem nowych zagadek?
LHC z całą pewnością postawi mnóstwo pytań i będzie źródłem wielu zagadek. Jestem pewien, że dostarczy również odkryć, które pozwolą nam zrozumieć w jaki sposób zbudowany jest świat w mikroskalach. W tych skalach energii i odległości, jakie są między tym co dotychczas zbadaliśmy, a początkiem wszystkiego – Wielkim Wybuchem. Jest to próba odtworzenia przez człowieka warunków i okoliczności powstania całego Wszechświata. W skali całego czasu, człowiek jest świadkiem tej najnowszej sekundy, próbujemy zaś dotrzeć do tego co było na samym początku. To z pewnością nie będzie łatwe.
- Jakie perspektywy może otworzyć wiedza, którą dostarczy nam Wielki Zderzacz Hadronów?
Dziś bardzo ważny jest bezpośredni wpływ na codzienne technologie. LHC jest produktem najwyższej technologii, najnowocześniejszym urządzeniem na świecie, w swojej klasie. W związku z tym tam nie tylko testuje się technologie, które znajdą zastosowanie w wielu dziedzinach przemysłu, ale kształci się przy tej okazji setki jeśli nie tysiące młodych ludzi z najlepszych europejskich uczelni, w tym z Polskich. Staną się oni wysokiej klasy specjalistami wszelkich dziedzin inżynierskich. Wokół CERNu Szwajcaria wybudowała cały park technologiczny – działa tam mnóstwo firm, które żyją z wymiany intelektualnej z tym ośrodkiem.
Oczywiście wszyscy marzymy o podróżach międzygwiezdnych, innych wielkich możliwościach i wynalazkach. Byłoby dużą niezręcznością w stosunku do Natury, czy do Stwórcy, wyobrażać sobie, że wszystko to co już zrozumieliśmy, wyczerpuje ich możliwości. Myślę, że niesamowite ilości zagadek i fantastycznych rzeczy są jeszcze przed nami.
Rozmawiał Przemysław Goławski.
Posłuchaj rozmowy z doc. Grzegorzem Wrochną z Instytutu Problemów Jądrowych im. Andrzeja Sołtana w Świerku:
