LHC и Физиката на елементарните частици

Интервю с акад. Матей МАТЕЕВ, председател на Съюза на физиците в България, един от пионерите на научното сътрудничество на България с ЦЕРН

- Скоро ще узнаем има ли четвърто измерение
- Няма опасност да се образува черна дупка, която да погълне Земята
- Ако изнамерим частицата Бог, ще разберем как е създадено мирозданието
- Оптическият микроскоп увеличава 1000 пъти, а колайдерът - един милиард пъти повече
- Само четири процента от Вселената са съставени от частици, които познаваме, останалата част за нас е неизвестна тъмна енергия

ВИЗИТКА

Матей Матеев е професор, доктор на физическите науки, член на БАН, председател на Съюза на физиците в България. Един от учените пионери в сътрудничеството на България с авторитетния Център за ядрени изследвания в Швейцария - ЦЕРН, който се занимава с изучаване структурата на материята и осъществява гигантския експеримент с адронния ускорител. Специализирал теоретична физика в Италия, работил 9 г. в Обединения институт за ядрени изследвания в Дубна. Акад. Матей Матеев е дългогодишен ръководител на Катедрата по теоретична физика на Физическия факултет на СУ „Св. Климент Охридски". Известен общественик - в годините на прехода Матей Матеев е министър на народната просвета във втория кабинет на Андрей Луканов и в коалиционното правителство на Димитър Попов.

- Какво означава рекордът, постигнат преди дни в адронния ускорител, преведен на езика на обикновените хора? Обяснете практическия смисъл на мегаексперимента с колайдера.

- Съвременните ускорители на заредени частици са „микроскопите", с които учените физици „разглеждат" и изучават структурата на материята. Ако увеличението на оптически микроскоп е 1000 пъти, то увеличението на един ускорител с енергия на ускорените частици 1 гигаелектронволт е един милиард пъти по-голямо.

Големият адронен колайдер, ГАК, е чудо на съвременната техника и технология. Ускорява протони, които се сблъскват с енергия от няколко тераелектронволта, което означава, че той достига още 1000 пъти кратно увеличение спрямо гигаелектронните ускорители. (ГАК) е разположен в подземен тунел във формата на пръстен с дължина 27 км и диаметър около 3 м, в който през 80-те години на миналия век работеше т. нар. голям електрон-позитронен ускорител. Новото е, че в ГАК се ускоряват един срещу друг групи протони, които се сблъскват в четири зони на пръстена. В тези зони са разположени четири детектора, които регистрират продуктите, образувани при сблъскванията. Два от детекторите - АТЛАС и CMS, са универсални, а два са по-тясно специализирани - АЛИСА и LHCB. Две големи групи български учени участват в CMS. Отделни българи, представляващи главно чужди университети и научноизследователски институти, участват в АТЛАС, АЛИСА и LHCB. Образът на всяко сблъскване в детектора се регистрира от бързо действащи компютри и моментално се разпространява от разработената специално за нуждите на ГАК международна компютърна мрежа ГРИД. Тя дава възможност на хиляди изследователи в света да могат едновременно да обработват данните на ГАК. В четирите експеримента, за които споменах, работят около 7000 учени-физици, сред тях и много българи, от най-известните лаборатории в света.

- Това означава ли, че човечеството създаде най-сложната машина?

- ГАК, заедно с четирите детектора, е най-сложната, на най-високо технологично ниво машина, създадена някога от човечеството. Температурата, при която работят магнитите на ускорителя, е по-ниска от температурата на междузвездната среда. Магнитните полета, които закривяват траекториите на протоните и вакуума в тръбите, са недостигани досега. Броят на събитията (милиони за секунда), които се обработват от компютрите към ГАК, също доскоро беше недостижим за изчислителната техника. В процеса на създаване на ускорителя бяха решени голямо количество нови технологични задачи, които вече намират и скоро ще намерят приложение в световната индустрия. Ярки примери са свръхпроводящите магнити с променливи токове и световната изчислителна мрежа ГРИД, която навлиза вече в много други области.

Достигането на енергията от 1,18 тераелектронволта за всеки от двата протонни снопа в края на ноември е рекорд в ускоряването на заредени частици. Такава енергия никога не е била достигана от съществуващ ускорител. Максималната енергия, за която е проектиран ГАК, е значително по-голяма - 7 тераелектронволта за всеки от сноповете. В момента ускорителят постепенно се пуска в действие. Очаква се в началото на следващата година ускорителят да започне да работи стабилно при енергии от около 3 тераелектронволта в течение на дълго време. ГАК е предвиден да работи между 15 и 20 години и е може би най-дългосрочната инвестиция на човечеството в знанието за природата.

- Не крие ли рискове за Земята експеримент с ускоряване на частици до подобни стойности?

- Ускоряването на заредени частици до такива огромни енергии ни доближава до условията, при които, съгласно нашите съвременни разбирания, е създадена Вселената, в която съществува нашата цивилизация. От някои хора, често без съответната научна аргументация и подготовка, бяха изказани опасения, че ако това е така, то при тези енергии могат да бъдат създадени обекти, които биха представлявали опасност за човечеството. В частност - черни дупки. Подобно твърдение е съвършено неправомерна екстраполация, която не почива на научни аргументи. Нашата Земя в историята си от порядъка на десетки милиарди години непрекъснато е бомбардирана от космически лъчи, някои от които с милиарди пъти по-голяма енергия от тези, които ще бъдат създадени в ГАК. Сумиран през годините, броят на космическите лъчи с енергия, равна или по-голяма от тези на ГАК, е значително по-голям, отколкото броят на сблъсъците на протони в ГАК през целия му предполагаем живот - и никога досега не се е случило нищо апокалиптично в историята на Земята. Така че ГАК не представлява опасност не само за човечеството, но и за тези, които непосредствено работят на него.

- Ще бъде ли открита частицата Бог, както я наричат метафорично? Какво ще научим от нея? Ще открием ли истината за възникването на нашата Вселена?

- Частицата на Хигс, или както я нарече носителят на Нобелова премия физик Леон Ледерман - частицата Бог, полето на която пронизва цялата Вселена и създава масата на всички останали частици, е първата цел, към която ще бъдат насочени усилията на всички, работещи на ГАК. Много учени, занимаващи се с физика на високите енергии, са убедени, че тя съществува. Вярно е, че нито един от сценариите без нейно участие не е пренебрегнат. Така че с нетърпение очакваме чрез колайдера този въпрос да бъде решен - положително или отрицателно.

Откритието на частицата на Хигс би било изключително доказателство за мощта на човешката мисъл и използваните от нас математически модели, описващи природните закони.

Пред ГАК стоят за разгадаване още много тайни. Днес знаем, че само 4% от материята в нашата Вселена са съставени от структурни елементи (частици), които познаваме. Останалата част има непозната за нас структура, която условно наричаме тъмна материя и тъмна енергия. ГАК може да отвори вратата към решаването на тази загадка. Има още два въпроса, на които ГАК ще отговори. Съществуват ли тежки суперчастици и има ли пространството повече от три измерения. Вярата в тяхното съществуване е породена от убедеността ни във вътрешната математическа съгласуваност на природните закони.

- Какво е българското участие в проекта с адронния колайдер? Къде сме ние, сравнени с европейските учени?

- Нашето участие в проекта с ГАК датира от далечните 1990-1992 г. През 1990 г. генералният директор на CERN, Нобеловият лауреат Карло Рубия от Италия, посети България, срещна се с български учени и с премиера Луканов и за първи път ясно покани България за пълноправен член на организацията. Имах щастието да бъда домакин на Рубия и да водя един от първите разговори на българската физическа колегия за членството ни в ЦЕРН. Беше организирана обща за БАН и Софийския университет група, която да участва в един от големите проектирани експерименти на бъдещия ГАК. Главните действащи лица тогава бяха Владимир Генчев и Георги Султанов от Института за ядрени изследвания и ядрена енергетика на БАН и Леандър Литов, Румен Ценов и моя милост от Физическия факултет на Софийския университет. Експериментът, който ние избрахме, беше CMS - един от двата универсални детектора на бъдещия ускорител. Ще припомня, че в далечната 1992 г. ГАК съществуваше само като идеен проект и ние, българите, сме от основателите на огромната колаборация CMS, в която днес влизат повече от 140 изследователски центъра в света. Нашето участие в CMS е забележимо. Български учени, инженери и техници участваха в изработването на жизнено важни части на това изключително сложно съоръжение. Ние сме равностойни, уважавани за компетентността си участници в ЦЕРН, където се чувстваме членове на световното семейство на учените и специалистите, занимаващи се с физиката на високите енергии.

- Утопия ли е появата на български нобелист по физика?

- По ред причини е много малко вероятно в близките 10 години да имаме български Нобелов лауреат по физика. По-скоро ми се струва възможно първият български Нобелов лауреат в областта на естествените науки да бъде медик, биолог, биохимик, който работи и се развива в някоя от престижните лаборатории на САЩ или Западна Европа.

- Били сте министър в кабинета на Андрей Луканов. Що за човек и шеф беше той?

- Бях първи заместник-министър на народната просвета в първия кабинет на Луканов, министър във втория, както и министър в коалиционния кабинет на Димитър Попов. Това бяха изключително бурни времена от началото на прехода, в които Луканов беше възлова фигура. Отличаваше се с интелекта си, високата си култура, бързата мисъл и борбения си дух. Голямата му идея, която той не можа да осъществи, беше да постигне национално съгласие за пътя на икономическия преход към капиталистическа икономика. При острите противоречия по това време тази негова идея се оказа утопия и в резултат той постепенно беше изместен в периферията на управлението на страната, а по-късно и на БСП. Луканов като министър-председател се интересуваше преди всичко от икономическите проблеми, а в областта на образованието и науката ми имаше пълно доверие и изцяло подкрепяше моите решения и действия. За министрите си беше достъпен по всяко време на денонощието. За мен беше удоволствие да работя с него.

- Най-голямото ви лично предизвикателство?

- Голямата ми мечта е да видя и да бъда свидетел на това, българските учители и учени да могат да работят в благоприятна и дружелюбна среда, освободени от грижите за ежедневното си съществуване. Едва тогава ще мога да бъда спокоен за бъдещето на своята страна и на нейните дъщери и синове.

СЪМИШЛЕНИКЪТ

Доц. Леандър ЛИТОВ от Софийския университет, работи в ЦЕРН

Дори когато се стигне до същинския експеримент със сблъсъка, апокалипсис няма да настъпи. В ускорителя може да се генерират т.нар. черни дупки, но те ще са с големината на комар, който при това никого не може да ухапе, защото се самоунищожава за секунди. Чрез експериментите в колайдера може да се отворят пространствени проходи към паралелни вселени. През тях обаче няма да могат да минават хора, както се случва в известния филм Старгейт например. Възможно е между измеренията да преминат само елементарни частици. Експериментите в ЦЕРН не могат да бъдат използвани като оръжие за масово унищожение. Фантастична е теорията на писателя Дан Браун, в чийто роман Шестото клеймо в ускорителя на частици се произвежда мощно оръжие, наречено антиматерия, което е в състояние да причини огромни разрушения. Ние не сме богове и не искаме да заместим Бог. Целта на учените не е да повторят Сътворението, а да го изследват.

ОПОНЕНТЪТ

През септември 2008 г. Европейският съд за човешки права в Страсбург отхвърли искането на група учени за забрана на експеримента с адронния колайдер. Противници на грандиозния експеримент подадоха иск срещу правителството на САЩ и CERN с настояване опитът да се отложи до гарантиране на напълно безопасни условия. Опоненти, включително немският биохимик Ото Руслер, се опитаха да спрат пускането на колайдера. В навечерието на старта учени, работещи по проекта, са получили дори смъртни заплахи, като преди това са били засипани с обаждания и писма на уплашени хора, писа британският „Дейли телеграф". Появиха се хипотези за глобален катаклизъм. Противниците на експеримента се опасяват, че когато колайдерът достигне пълна мощност, може да създаде черни дупки, които ще започнат да растат и в крайна сметка ще погълнат Земята.

Въпросите зададе Хенриета Костова