W Krakowie o przyszłości Wielkiego Zderzacza Hadronów

Nie ma wątpliwości, że Wielki Zderzacz Hadronów będzie pracował jeszcze ponad 20 lat, ale trzeba myśleć już o jego następcy - mówią naukowcy zebrani w Krakowie. W tym samym dniu, w którym czasopismo "Physics Letters B" opublikowało oficjalnie dwie prace naukowe dokumentujące odkrycie cząstki przypominającej poszukiwany od dawna bozon Higgsa, w krakowskiej AGH toczyła się z udziałem kierownictwa CERN dyskusja o przyszłości instrumentu naukowego, który to odkrycie umożliwił.

Zorganizowana przez Akademię Górniczo-Hutniczą i Instytut Fizyki Jądrowej PAN konferencja "CERN Council Open Symposium on European Strategy for Particle Physics" była okazją do przedstawienia najnowszych wyników badań, dotyczących nie tylko cząstki Higgsa, ale także na przykład neutrin. Przede wszystkim poświęcono ją jednak na dyskusję o strategicznych planach rozwoju fizyki cząstek elementarnych, w tym o nowych programach badawczych z wykorzystaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC).

Co ważne, ta dyskusja odbywała się z udziałem praktycznie wszystkich najważniejszych osób, które będą tę nową strategię przygotowywać. Europejska strategia fizyki cząstek elementarnych to znak globalnego charakteru tej gałęzi wiedzy - podkreślał dyrektor generalny CERN Rolf Heuer. Jego zdaniem, nowy plan ma zapewnić, że środki przeznaczane na te badania w Europie będą wykorzystywane w optymalny i odpowiedzialny sposób, zostaną włączone w globalną wizję rozwoju tej dziedziny.

Fundamenty naukowe mają krytyczne znaczenie dla konkurencyjności Europy - podkreślał przewodniczący Rady CERN, profesor Michel Spiro. Fizyka cząstek nie tylko stanowi istotny element tych podstaw, ale twórczo wpływa także na inne dziedziny nauki - mówił.

Przewodniczący komitetu strategicznego, którego zadaniem będzie sformułowanie nowych planów, profesor Tatsuya Nakada podkreślał zaś, że postępy w dziedzinie fizyki cząstek elementarnych zawsze były owocem międzynarodowej współpracy i działań planowanych z wieloletnim wyprzedzeniem. Jego zdaniem, ta zasada jest jeszcze bardziej aktualna w sytuacji, gdy urządzenia badawcze stają się coraz większe i coraz bardziej skomplikowane.

W poniedziałek Instytut Fizyki Jądrowej PAN i CERN podpisały umowę dotyczącą udziału polskich inżynierów i techników w pracach modernizacyjnych przy akceleratorze LHC, zmierzających do dwukrotnego podniesienia energii zderzeń. Przerwa w pracy akceleratora potrwa niemal dwa lata. Polscy specjaliści brali już udział w budowie LHC i naprawie akceleratora po awarii w 2008 roku.

Tatsuya Nakada: Głównym celem tego sympozjum jest przekonanie się, gdzie tak naprawdę jako naukowcy jesteśmy, jaka jest obecna sytuacja. Nowe wyniki LHC mają tu w oczywisty sposób bardzo duże znaczenie. Wiemy już, że pojawiła się cząstka, która - na to wygląda - może być cząstką Higgsa. Nie wiemy tego na pewno, dlatego niezbędne są dokładniejsze badania własności tej cząstki. Następnie musimy dokładnie zrozumieć, czego potrzebujemy, by tę cząstkę badać. Na pewno do pewnego momentu wystarczą nam jeszcze możliwości Wielkiego Zderzacza Hadronów. On udzieli jeszcze wielu odpowiedzi. Czy jednak pozwoli zrozumieć wszystko, czego jeszcze nie wiemy? Być może potrzebne będzie kolejne urządzenie, o jeszcze większych możliwościach. Nie dyskutujemy tylko o cząstce Higgsa, analizujemy też najnowsze wyniki, dotyczące neutrin. One także mają wpływ na plany dalszych eksperymentów. Musimy najpierw zrozumieć najnowsze odkrycia, przeanalizować, co możemy jeszcze uzyskać. Myślenie o nowych urządzeniach to kolejny krok. Potrzeba tu analizy, czego będziemy potrzebować i gdzie można to zbudować, nie wszystko da się zbudować w Europie.

Grzegorz Jasiński: Do jakiego stopnia można oczekiwać, że LHC po modernizacji, pracujący z większą energią, będzie w stanie odpowiedzieć na te pytania?

Modernizacja LHC ma kluczowe znaczenie, bo to bardzo wszechstronna maszyna, która pozwoli nam zebrać bardzo wiele informacji o cząstce Higgsa...

Niektórzy twierdzą, że to neutrina będą decydującym źródłem informacji o ciemnej materii, ciemnej energii. Japonia jest bardzo silna na tym polu. Czy można oczekiwać, że uwaga przesunie się wkrótce z cząstki Higgsa na neutrina, powiedzmy: w perspektywie 20 lat?

Nie sądzę. Natura nie jest prosta. To trochę tak jak Budda, który w kulturze Wschodu ma wiele twarzy. W zależności od tego, jak na niego patrzysz, pokazuje się nieco inaczej. Spojrzenie z lewej czy prawej daje tylko wycinek obrazu. Musisz popatrzeć z wielu stron, by zobaczyć cały obraz. Neutrina dadzą nam wiele ważnych informacji, pozwolą analizować bardzo wysokie energie, mogą pomóc odpowiedzieć na pewne pytania dotyczące ciemnej energii, ale natura jest bardziej skomplikowana. Musimy zbierać wszelkie informacje, badać różne aspekty problemu. Nie możemy patrzeć na jedną z twarzy Boga, bo możemy zobaczyć, że jest diaboliczny, podczas gdy w rzeczywistości także się uśmiecha. Nie sądzę, że spojrzenie z jednej tylko strony wyjaśni problem.

Z tej choćby przyczyny tak ważna jest współpraca międzynarodowa. Nie można mieć całej aparatury w jednym miejscu.

Dokładnie o to chodzi. Dlatego na tym sympozjum mieliśmy referaty z Ameryki czy Japonii, by poznać możliwości i perspektywy badań w tamtych rejonach. Być może różne aspekty problemu trzeba badać w różnych miejscach świata, to może okazać się optymalnym rozwiązaniem.

Słyszymy o eksperymentach, w których neutrina wysyłane są z jednego laboratorium w Europie i trafiają do laboratorium w innej części kontynentu. Czy możemy sobie wyobrazić eksperymenty prowadzone miedzy kontynentami?

Kiedyś na pewno. Ale nie nastąpi to jeszcze w ciągu 10 czy 20 lat. To będzie dopiero następny, następny krok. Trzeba zaczynać od mniejszych kroków. Tak jak przy lądowaniu na księżycu mały krok człowieka prowadził do wielkiego skoku ludzkości.

Grzegorz Jasiński: Jak by pan opisał tę część historii CERN, prowadzącą do tego wielkiego odkrycia. Musi pan być dumny...

Prof. Michel Spiro: To prawda, jestem dumny. Inauguracja LHC miała wymiar historyczny. Kiedy przyszliśmy na konferencję, przed drzwiami była kolejka młodych ludzi, niemal jak na koncercie rockowym. To było przygotowywane bardzo długo. CERN potrzebował 30 lat, by do tego dojść, by odkryć bozon Higgsa. To był owoc długiej strategii, w której realizacji uczestniczyła grupa bardzo zaangażowanych badaczy. Przez 30 lat trudno utrzymać tę motywację. Wszystko zaczęło się w 1984 roku, kiedy po raz pierwszy pojawiły się projekty akceleratora, który zapewni wystarczającą energię, by szukać cząstki Higgsa. To było wspólne działanie badaczy, kierownictwa CERN, Rady CERN. Wszyscy podążali za wytyczoną strategią, solidarnie się wspierali przez 30 lat. To doprowadziło do budowy LHC i tego odkrycia. To trochę inaczej niż w innych dziedzinach życia, gdzie trudno mieć tak dalekosiężną wizję i realizować ją konsekwentnie z udziałem tak wielu krajów przez tyle lat.

Czyli najważniejszy był upór, samozaparcie. Trzeba było mieć cel, wizję i konsekwentnie do niej zmierzać...

Samozaparcie i solidarność między badaczami, kierownictwem CERN i rządami wszystkich uczestniczących w tym projekcie państw. I bardzo silna motywacja wszystkich stron...

Inauguracja pracy LHC była wyjątkowym momentem, relacjonowało to mnóstwo dziennikarzy. Nie wszystko poszło tak, jak się spodziewaliście. Na ile ten rozgłos przyczynił się do popularności fizyki i popularyzacji tych trudnych w końcu zagadnień?

To rzeczywiście było wyjątkowe. W tym czasie to było drugie po igrzyskach olimpijskich w Pekinie tak szeroko opisywane wydarzenie. Oczywiście nie wszystko poszło dobrze. Zawiodły połączenia elektromagnesów, doszło do awarii, trzeba było to naprawić i przez jakiś czas zadowolić się pracą przy o połowę mniejszej energii zderzeń. Teraz dopiero przeprowadzimy modernizację, która doprowadzi LHC do pełni możliwości. Ale to prawda, że od początku media szeroko to opisują, co dowodzi, że ludzie interesują się nie tylko swoją sytuacją ekonomiczną, ale mają też inne potrzeby. Chcą oglądać wielkie przedsięwzięcia, lot na Marsa, badania tajemnic materii, chcą dzielić entuzjazm badaczy. Śledzić postępy badań, dowiadywać się, z czego jesteśmy zbudowani, poznawać odpowiedzi na podstawowe pytania, które człowiek sobie zadaje.

Wszyscy śledzimy misję marsjańskiej sondy Curiosity, ale przecież Wielki Zderzacz Hadronów też mógłby nosić nazwę "Ciekawość", bo to przecież było najważniejsze, by zacząć i doprowadzić ten projekt do końca.

LHC to oczywiście projekt motywowany ciekawością. Dlatego większość obserwatorów się nim interesuje, aprobuje to, co robimy.

To fascynujące wyzwanie także pod względem technologicznym. W czasach, gdy zaczynaliśmy o nim myśleć, wiele dziedzin było jeszcze w powijakach, choćby sieci komputerowe, narzędzia numerycznego opracowania danych. Podobnie daleko było nam do tworzenia tak silnych elektromagnesów, pracujących w tak niskich temperaturach w wysokiej próżni. To właśnie z nimi mieliśmy potem awarię, ale to przecież urządzenia bardzo wymagające. To tworzenie najgorętszego miejsca we Wszechświecie w temperaturze bliskiej zera absolutnego. To wszystko wymagało innowacji, które potem przyczyniły się do wzbogacenia świata. Wystarczy wspomnieć internet.

Jaka więc będzie przyszłość CERN i LHC?

To oczywiście najważniejsze pytanie tego sympozjum. W tej chwili wydaje się, że mamy plany badań przy pomocy LHC jeszcze przez co najmniej 20 lat, by w pełni wykorzystać jego możliwości i dokonać odkryć jeszcze innych zjawisk, poza cząstką Higgsa, poza Modelem Standardowym. Ale są też nowe pomysły, dotyczące promieniowania kosmicznego, programów badawczych z Ameryki czy Japonii, które możemy wykorzystać. To właśnie dzielenie się ideami było przedmiotem tego spotkania. Na tej podstawie powstanie projekt strategii, który na szczeblu ministerialnym ma zostać przyjęty w maju przyszłego roku.