Detektor Atlas

Besedilo: Miha Naglič
Kategorija: Slovenija / nedelja, 24. marec 2024 / 14:18

Vsi smo že slišali za CERN, Evropsko organizacijo za jedrske raziskave, njen sedež je blizu Ženeve, na meji med Francijo in Švico. Sestavni del Cerna je tudi detektor Atlas, velikanska »kamera« za opazovanje najmanjših delcev …

Detektor in detektivi

Vrhovni detektiv detektorja Atlas je fizik Andreas Hoecker, ki nam pojasni, kaj ta detektor sploh je. »Ja, detektor je dolg približno 46 metrov, visok je 25 metrov. Kot da bi sto metrov pod površjem postavili osemnadstropno stavbo, ki je precizno izdelana do milimetra natančno. Lahko si jo predstavljate kot velikansko čebulo, kjer najbolj notranjo plast sestavlja zelo fina silicijeva tehnologija, odporna proti sevanju, sledijo ji magneti, ki ukrivljajo tir delcev, iz česar lahko določimo njihovo gibalno količino, sledijo kalorimetri oziroma detektorji, ki so tako gosti, da ustavijo tako rekoč vse delce. Kinetična energija delcev se tam pretvori v električni signal in na tak način jih lahko opišemo. Sledijo še posebni spektrometri, ti pa prestrežejo tiste delce, ki so prečkali celoten detektor. Lahko bi rekli, da gre za velikansko kamero.« In zakaj je ta naprava tako velika? »S trki proizvajamo delce, ki so obstajali v prvih trenutkih po velikem poku, in sicer deset na minus dvanajsto sekunde po velikem poku. Med njimi je izjemnega pomena delec, ki smo ga poimenovali Higgsov bozon, ta je na neki način glasnik mehanizma, ki daje vsem delcem maso. Takšni delci imajo zelo zelo kratek obstoj, takoj ko nastanejo, tudi razpadejo. Z detektorjem jih tako ne moremo zaznati, lahko pa zaznamo tiste delce, na katere razpadejo.« Sodelavci v tem projektu so kot nekakšni detektivi, »storilca« skušajo rekonstruirati na podlagi sledi. »Ja, gre za nekakšno detektivsko delo. Zaznati skušamo hitrost, energijo in smer delcev, na podlagi tega lahko izračunamo osnovni delec, iz katerega so nastali. In prav ta nas neznansko zanima.«

Vesolje – eno ali več?

Vprašanja, ki si jih postavljajo fiziki in drugi znanstveniki v projektu Atlas in v Cernu nasploh, so vprašanja, ki jih je nekoč postavljala filozofija. Skušajo se namreč na svoj način »dokopati do ultimativne razlage vsega, kar poznamo«. Hoecker: »Najverjetneje je vse odvisno od perspektive. Nekdaj sta si bili fizika in filozofija precej bližje. Filozofsko plat fizike je pozneje spet razburkala revolucija, ki jo je zanetila kvantna mehanika, skupaj z vprašanji o determinizmu, o tem, kako sploh lahko obstajamo. Razprave o razvoju vesolja so res izjemno globoke in težke, ob čemer nas danes vznemirja predvsem vprašanje, zakaj si je narava izbrala prav takšne vrednosti parametrov, kot veljajo. Na primer: masa elektrona je zelo zelo majhna. Recimo, da bi se igrali boga in bi spremenili maso elektronov, da bi bila ta, denimo, enaka masi mionov? Mioni spadajo v isto skupino osnovnih delcev kot elektroni, le da so od njih 200-krat težji. Kaj bi se zgodilo? Vsi bi bili 200-krat manjši, saj je polmer atomov obratno sorazmeren z maso elektronov. To je še razumljivo. Naša svetloba ne bi bila vidna svetloba, ampak bi imela veliko večjo energijo, tolikšno, kot jo imajo na primer rentgenski žarki. Tudi to je še razumljivo. Toda dejansko bi ti težki elektroni padli v jedro atoma, protoni bi razpadli na nevtrone in celotno vesolje bi sestavljali le še nevtroni. Postali bi nevtronske zvezde. Svetlobe ne bi bilo. Vesolje bi bilo kot igra bilijarda, kjer se naokoli kot kroglice podijo nevtronske zvezde. Vse to zaradi majhne spremembe enega samega parametra. In isti miselni eksperiment bi lahko izvedli ob primeru mase kvarkov, ki sestavljajo protone in nevtrone. Na primer, nevtron je le malo težji od protona. Če bi to obrnili, ne bi bilo ne kompleksne kemije ne biologije ne življenja, nič. Zakaj se je vesolje torej ustalilo pri teh parametrih, ki omogočajo obstoj zapletene kemije, zapletenih molekul, življenja kot takega? To je popolnoma neverjetno vprašanje, ki ga ne razumemo. Fiziki upamo, da je za vsem tem neki globlji razlog. Prav zato si prizadevamo, da bi lahko naše eksperimente izvajali v še večjem pospeševalniku, saj bi se lahko tako dokopali do uvidov, kako je bilo bližje velikemu poku, in razumeli izvor parametrov, po katerih danes deluje vesolje. To uganko bi morda lahko pojasnilo to, da vesolje ni eno, da jih je več, da živimo v multiverzumu, kar predvideva tako imenovana teorija kvantne gravitacije, po kateri domnevajo na inflacijo vesolja in s tem na obstoj veliko vesolj. Gre za izjemno globoka in filozofska vprašanja, ki si jih zastavljamo.«

Paradoks raziskovanja

Bolj ko raziskujemo in spoznavamo, več vprašanj se odpira. In vse manj verjetno je, da nam bo nekoč vse jasno. Skrivnosti vesolja so tako velike, da ob njih postajamo vse manjši.