Znanost i religija

Na CERN-u, europskom laboratoriju za fiziku elementarnih čestica, od kraja 2009. u pogonu je veliki hadronski sudarivač (LHC), najmoćniji akcelerator čestica ikada izgrađen. LHC projekt predstavlja jedan od najvećih znanstvenih projekata u povijesti, koji je ujedinio nekoliko tisuća znanstvenika i inženjera iz cijelog svijeta. Njegov je cilj odgovoriti na ključna otvorena pitanja o temeljnoj strukturi materije i o temeljnim silama. O LHC akceleratoru i velikim detektorima kojima znanstvenici proučavaju sudare čestica te o trenutačnom stanju projekta razgovarali smo s doktorom Vukom Brigljevićem, ali i o velikim otvorenim pitanjima stvaranja svemira, Bogu, vjeri, Velikom prasku...

Kako fizičari tragaju za novim otkrićima na LHC-u?

Veliki hadronski sudarivač u krugu od dvadeset sedam kilometara sudara čestice tipa hadrona. Svrha fizike elementarnih čestica jest dobiti odgovore o temeljnoj strukturi materije čestica, odnosno, koji su temeljni gradivni elementi svijeta i kako se ponašaju. Dakle želimo znati koje su elementarne čestice i elementarne sile. Otišli smo dosta daleko u tim znanjima, a jedno od njih je da atom nije elementarna čestica čemu je doprinio veliki napredak kvantne fizike. Za elementarnu bismo česticu mogli reći da nema dimenzije, ali ima masu.

Kako može postojati nešto što ima masu, a nema oblika?

Posjeduje jako dobro definirana svojstva i možemo ih locirati u prostoru.

Radi li se o nekoj vrsti elementarne energije?

Ne, energija je samo jedna od svojstava čestice, a ona'Božja čestica'Otkriće Higgsa bilo bi važan korak u razumijevanju prirode cijelog svemira. Znanstvenici bi mogli odbaciti alternativne teorije i nastaviti razvijati standardni model fizike. Higgsov bozon hipotetska je elementarna čestica kojom se, prema standardnom modelu fizike, objašnjava masa drugih čestica i odgovara na pitanje zašto neke od njih imaju masu, a fotoni svjetlosti ne. Teoriju o njegovu postojanju postavio je još 1964. škotski fizičar Peter Ware Higgs sa Sveučilišta u Edinburghu, međutim ona do danas nije eksperimentalno dokazana. Sudari čestica u LHC-u trebali bi potvrditi ili pobiti postojanje Higgsova bozona i time upotpuniti ili dovesti u pitanje standardni model fizike čestica u kojem je Higgsov bozon posljednja karika koja nedostaje. Prema ideji škotskog fizičara, svemir je prožet Higgsovim poljem, a čestica koja se kreće kroz njega stvara distorzije koje joj daju masu. ima još i masu, električni naboj, spin.

Zašto sudaramo čestice?

Iz više razloga. Razumijevanja strukture protona ili jezgre ili za neke čestice definirati da nemaju strukturu. Ona je nevidljiva bilo kojim optičkim ili elektroničkim pomagalom pa mi, jednostavno rečeno, pucamo na naš objekt i rezultatom učinka pogođenog objekta definiramo njegovu strukturu. Kao da želite vidjeti od kojih se elemenata sastoji automobil pa ga, u nedostatku alata, velikom brzinom zabijete u neki zid. Automobil će se raspasti na sastavne dijelove i vi ćete moći vidjeti te elemente. Mi imamo donekle posloženu sliku o elementarnim česticama i elementarnim silama, ali svjesni smo da ta slika nije potpuna. Među ostalim, u potrazi smo za Higgsovim bozonom. Higgsovo otkriće bilo bi jedno od najvećih znanstvenih ostvarenja u posljednjih 100 godina. Ono je ključno za razumijevanje prirode svemira, njegova nastanka i razvoja. Higgsov bozon građevni je blok svemira i važna komponenta koja još uvijek nedostaje u standardnom modelu fizike koji opisuje uzajamno djelovanje elementarnih čestica i sila prirode.

Svemir u ekspanziji

Razgovaramo dan poslije nego što su vaši kolege iz CERN-a i vi izvijestili javnost o napretku, odnosno, stanju istraživanja u otkrivanju Higgsovog bozona. Ima li napretka?

Dosad ostvareni rezultat je to što se prostor za otkrivanje Higgsa značajno suzio i na višim i na nižim masama. Zanimljivo je to što smo isključili mogućnost postojanja Higgsa u područjima u kojima ga ionako nismo očekivali. Dakle suzili smo prostor i u njemu otkrili nešto više događaja nego što bi ih bilo da Higgsa nema. Osim toga, tražili smo ga kroz razne kanale raspada, primjerice na dva fotona ili dva Z bozona. Pokazalo se da u više kanala ima nešto više tih događaja nego što bismo očekivali da Higgsa nema. Za čvršće dokaze ipak trebati pričekati više mjeseci, a možda i kraj 2012. godine.

Iz dosad prikupljenih podataka izvukli smo ono što se moglo. Nastavit ćemo ih analizirati, no to ne će donijeti velike promjene. Treba nam više informacija. To je kao u igri s kockom. Ako zaredom bacite dvije šestice, to je malo neobično, ali nije ništa posebno. Da biste dokazali da s kockom nešto nije kako treba, morate dobiti šesticu pedesetak puta za redom. LHC sada ima standardnu stanku za servisiranje. Plan je da ponovno počne raditi krajem trećeg ili početkom četvrtog mjeseca. Do kraja 2012. trebali bismo prikupiti pet puta veću količinu podataka od one koju smo do sada skupili, a to bi trebalo biti dovoljno za definitivnu potvrdu ili isključenje Higgsa.

Pročitao sam Vašu izjavu da se ovim eksperimentom možemo vratiti u povijest, odnosno, sam nastanak svemira?

Današnji svemir na osnovu svih opažanja poznatih znanstvenoj zajednici nalazi se u ekspanziji, odnosno, fazi širenja. Ako bismo film prevrtjeli unatrag, došli bismo do takozvanog Velikog praska. To bi značilo je da sve što danas vidimo u svemiru i sva energija u jednom jako malom i jako gustom i jako toplom prostoru. U laboratoriju nastojimo stvoriti uvjete koji su vladali u svemiru jako kratko poslije Velikog praska.

Kako je došlo do praska i što ga je izazvalo?

Bojim se da fizika ne može i ne će dati odgovor na to pitanje. No zato nastojimo istražiti što se događalo nakon njega, a tu bi za određene teorije bilo jako važno otkriće i dokazivanje Higgsova bozona.

Kako je došlo do teorije o njegovu postojanju? Što bi se njegovim dokazivanjem postiglo?

Dakle imamo sliku poznatih elementarnih čestica od kojih su tri stabilne i četiri elementarne sile. Teorija koja sve to opisuje ima veliku moć predviđanja. Pa smo tako uz poznate elementarne čestice i sile, u stanju predvidjeti mnogo procesa koji se poslije u eksperimentima i dokažu. Dakle teorija i njezina eksperimentalna potvrda u suglasju su. Međutim, imamo jedan veliki problem, a to je razumijevanje mase. Masa ili težina za sve je ljude poznat iskustveni pojam, ali, koliko god to čudno bilo, fizici ni do danas do kraja nije poznato što je masa, odnosno, što je ono što daje česticama mase. Higgsov mehanizam upotpunjuje teoriju u tom pogledu i stoga ga težimo dokazati.

Od ništa nastaje nešto

Razgovarajmo ponovo o Velikom prasku. Spomenuli ste jako mali, gusti i topli prostor iz kojega je praskom nastao nama poznati svemir. Koliko mali je taj prostor?

Manji od milimetra s ogromnom gustoćom i energijom. Slijedi Veliki prasak. O prvim trenutcima poslije praska ima više hipoteza: i stvari koje razumijemo, kao i onih koje ne razumijemo. Ta užasno vruća juha elementarnih čestica počela se širiti i hladiti. U trenutku kada je dovoljno ohlađena, na protone i neutrone počinju se vezati elektroni i stvarati atome. Širenje se nastavlja. Svemir je pun plina, no na nekim je mjestima gustoća plina veća i tu zbog gravitacije dolazi do njegova skupljanja i stvaranja prvih zvijezda. Zvijezde se organiziraju u galaksije... Važna predikcija. Ako je to doista tako bilo, tada neke stvari možemo predvidjeti. Ako je, dakle, postojala ta gusta vruća „juha" puna čestica, to pretpostavlja i postojanje zračenja koje dolazi sa svih strana po zakonima fizike, čija frekvencija je u području radio valova. Upravo takvo zračenje otkriveno je šezdesetih godina prošlog stoljeća i nazvano je pozadinskim zračenjem. Možete ga uočiti svakodnevno. Naprimjer, kada mijenjate kanale na televiziji, u onom šumećem prostoru oko deset posto pripada pozadinskom zračenju. Spektar toga zračenja potvrđuje upravo ono što bi se očekivalo poslije Velikog praska, odnosno, potvrđuje ga. Higgsovu bozonu dajemo ulogu u jako ranoj fazi širenja svemira.

Teorija Velikog praska masovno je percipirana kao ateističko učenje nastanka svijeta, dakle, bez Boga.

Ha, ha...Pogledajmo to iz perspektive vjernika i slike prirode koju očekuju i koju sliku prirode otkrivaju kroz prirodne znanosti. Meni, kao vjerniku, fascinantno je da se te dvije slike podudaraju. Prihvaćam , dakle, i vjerujem da je svemir u kojem se nalazimo od Boga stvoren. Kada govorimo, stvoren, u metafizičkom smislu, to pretpostavlja da od ništa nastaje nešto. Kada kažem ništa stvarno mislim od ništa. Sve o čemu smo do sada razgovarali razgovor je o razvoju postojećeg fizikalnog sustava u drugi postojeći fizikalni sustav, ali to nije stvaranje. Fizika ne može dokazati, ali niti opovrgnuti stvaranje svijeta. Vi možete, primjerice, kvantnom fluktuacijom, dokazivati spontano nastajanje svemira iz vakuma, ali, opet, niti to nije stvaranje! Mi se možemo kretati u postojećem fizikalnom sustavu gdje vrijede poznati i postojeći fizikalni zakoni, ali, ponavljam, to je ništa i ne objašnjava Stvaranje. Bog je stvorio fiziku i prostor u kojem se sve ovo o čemu razgovaramo moglo odvijati i odvija. Bog je stvorio bit. Bog je mogao stvoriti svijet u, primjerice, u gotovom stanju, statičan, ili stvoriti svijet koji je, nazovimo to, u jednom embrionalnom statusu za usađenim potencijalom razvoja.

Može li se u to onda uklopiti i Darwinova teorija evolucije?

Apsolutno, ali kao dio Božjeg plana. Bog je vrhunska mudrost i možda s osmijehom promatra kako smo spori u otkrivanju prirodnih zakona. On je čista ljubav.

Marko Marinić
Hrvatski list