Daugelis girdėjome apie Šveicarijoje esantį didįjį hadronų greitintuvą (LHC) ir Higso bozono atradimą, bet ne visi suvokiame, kokia šio atradimo esmė ir reikšmė. Ką bando suprasti šiuolaikinė dalelių fizika? Kaip moksliniai atradimai veikia mūsų kasdienybę? Koks mokslo ir religijos santykis? Apie tai išskirtiniame interviu IQ apžvalgininkas Simas Čelutka kalbėjosi su 2009–2015 m. Europos branduolinių tyrimų organizacijos (CERN) generalinio direktoriaus pareigas ėjusiu Rolfu Dieteriu Heueriu.
– Jeigu reikėtų paprastai paaiškinti CERN misiją žmogui, kuris nieko nenutuokia apie dalelių fiziką ir apskritai šiuolaikinę fiziką, nuo ko pradėtumėte? Ko siekia ir ko ieško CERN?
– CERN misija susideda iš kelių krypčių. Pirmiausia, mes atliekame pažangiausius mokslinius tyrimus, stengdamiesi atverti mikrokosmo paslaptis. Bandome atsakyti į tokius klausimus: kodėl mes egzistuojame? Kaip galima mūsų egzistencija? Ieškodami atsakymų, atsigręžiame į visatos pradžią, mėginame suvokti, kaip ji vystėsi. Sparčiais žingsniais artėjame prie suvokimo, kaip atsirado visata.
Kad geriau įsivaizduotumėte, kuo užsiimame, palyginkime astrofiziką ir dalelių fiziką. Pirmoji visatos atsiradimą tyrinėja pasitelkdama teleskopus, antroji – mikroskopus. Dalelių fizika netyrinėja praeities, o reprodukuoja visatos atsiradimo sąlygas. Mikroskopais tyrinėjame pačias mažiausias daleles ir taip tikimės daugiau sužinoti apie visatos sandarą ir raidą.
Norėdami geriau perprasti visatą, turime visose srityse plėtoti moderniąsias technologijas. Šiandien, tarkime, didžiulę pažangą regime kriogenikoje (tai mokslas, kuris tiria labai žemų temperatūrų poveikį medžiagoms), aukštųjų magnetinių laukų srityje, sparčiai tobulėja mokslinių atradimų pritaikymas medicinoje, IT sektoriuje. Taigi, technologijų plėtra yra antroji mūsų veiklos kryptis. Trečioji – rytdienos mokslininkų ir inžinierių rengimas. Jie susiduria su iššūkiu kasdien spręsti vis sudėtingesnes ir painesnes problemas mokslo ir technologijų srityje, tad tinkamai juos parengti yra ypač svarbus uždavinys. Ketvirta veiklos kryptis kyla iš supratimo, kad moksle pasiekti reikšmingų rezultatų neįmanoma nebendradarbiaujant su viso pasaulio tyrėjais. Mums reikia ekspertų iš kiekvieno planetos kampelio, todėl skleidžiame žinutę „mokslas dėl taikos“ ir telkiame draugėn, tiesiame tiltus tarp visų kultūrų.
Šia veikla CERN užsiima jau 62 metus. Organizacija įkurta 1954 m., o pirmosios diskusijos apie būtinybę steigti tokią instituciją prasidėjo 1949-aisiais. Tuomet Europa vis dar skendėjo griuvėsiuose po Antrojo pasaulinio karo. Tada susibūrė keli vizionieriški mokslininkai bei diplomatai ir priėjo išvadą, kad jei Europa turi ambicijų mokslo srityje konkuruoti su kitais pasaulio regionais, ji privalo veikti kaip vieningas žemynas, būtina peržengti nacionalines sienas. CERN įkurti prireikė vos 5 metų – tai įvyko neįtikėtinai greitai.
2010 m., kai ėjau CERN generalinio direktoriaus pareigas, nusprendėme, kad mūsų regionas tikslų ir misijos požiūriu yra per mažas. Todėl šiandien ne tik Europos valstybės gali tapti CERN narėmis. Izraelis – visateisis narys, Pakistanas – asocijuotasis narys, netrukus tokį statusą gaus Indija. Mes plečiamės ir vis sparčiau plėtojame šiuolaikines technologijas.
– Turbūt daugelis yra girdėję apie LHC ir aptiktą Higso bozoną. Papasakokite, kokia šio atradimo reikšmė.
– LHC yra didžiausias mikroskopas planetoje. Kai negalite įžiūrėti kokio nors dalyko plikomis akimis, imate didinamąjį stiklą, jei jo neužtenka, renkatės optinį mikroskopą, paskui elektroninį mikroskopą, o mes neriame dar giliau ir naudojame protonų mikroskopą. Tai pats galingiausias prietaisas, kuris mus neįtikėtinai priartino – milijonų milijonąja sekundės dalimi – prie Didžiojo sprogimo.
Kad sukonstruotume tokį galingą prietaisą, turėjome sukurti daug įvairių technologijų. Pagrindinis klausimas, į kurį ieškome atsakymų naudodami LHC, – kokiu būdu materijos dalelės gali jungtis ir suformuoti sudėtinę materiją? Fundamentaliausios materijos dalelės – tai ne atomai ar jų branduoliai, ne protonai ar neutronai, bet neutronuose ir protonuose esantys kvarkai. Kodėl jie turi masę? Jos neturėdami kvarkai kosmose skraidytų šviesos greičiu. Jeigu dalelės gali skristi šviesos greičiu, jos negali sudaryti sudėtinės materijos. Vadinasi, šios fundamentaliosios dalelės turi tam tikrą masę. Reikalas toks, kad iki Higso bozono atradimo nenutuokėme, kaip šios dalelės įgyja masę. Higso bozonas paaiškina šį procesą kaip ir mūsų egzistencijos sąlygas. Mano galva, tai pamatinis atsakymas į pamatinį klausimą.
Tai, apie ką kalbu, geriau suprasime pasitelkę palyginimą. Įsivaizduokite žurnalistų pilną kambarį. Jie tolygiai pasiskirstę visoje patalpoje. Priešingose kambario pusėse yra durys, aš įžengiu pro vienas jų ir noriu išeiti pro kitas. Niekas manęs nepažįsta, todėl per kambarį šviesos greičiu perskrieju be jokio sąlyčio su žurnalistais.
Tada įsivaizduokite kitą atvejį. Į tą patį žurnalistų pilną kambarį įeina jūsų šalies prezidentė Dalia Grybauskaitė. Kadangi ji yra žinoma (bent jau Europoje), pirmieji ją pamatę žurnalistai ima spiestis aplink ir klausinėti. D. Grybauskaitė sulėtėja, t. y. ji įgyja tam tikrą masę. Tuomet kiti žurnalistai ją atpažįsta, buriasi aplink, taip pat pradeda užduoti klausimų. Taip ji lėtai juda per kambarį. Kuo žinomesnis žmogus, tuo didesnę masę įgyja judėdamas. Ši metafora turėtų padėti geriau suprasti, kaip dalelės įgyja masę vadinamajame Higso lauke, kuris egzistuoja visoje visatoje.
Mes nieko nežinotume apie šį lauką, jei nebūtume atradę Higso bozono. Kas tai per dalelė? Grįžkime prie išsigalvotos situacijos, apie kurią ką tik kalbėjome: įsivaizduokite, kad aš atidarau duris ir sušnabždu kokį nors gandą, kurį nugirdę žurnalistai buriasi į ratelius aptarti paskleistos paskalos. Toks žurnalistų ratelis ir yra Higso bozonas. Tad Higso laukas sąveikauja su savimi ir kartkartėmis „pagamina“ Higso dalelių. Tai mes ir turėjome išsiaiškinti.
– Ar Higso bozono atradimas yra pripažintas faktas mokslo pasaulyje? Galbūt kurie nors mokslininkai vis dar abejoja šiuo atradimu?
– Visuomet yra mokslininkų, kurie abejoja ir siūlo novatoriškas interpretacijas. Kad ir kaip būtų, Higso bozono atradimas mokslo pasaulyje yra pripažintas faktas, priimamas absoliučios daugumos tyrėjų. Atradimą eksperimentų būdu patikrino ir patvirtino dvi savarankiškos mokslininkų komandos – tai labai svarbi sąlyga, įrodanti mokslinių tyrimų rezultatą.
Problema tai, kad šis atradimas aprašo tik 5 proc. visatos, t. y. matomos visatos, reiškinių. 95 proc. visatoje esančios energijos (ją vadiname tamsiąja energija, arba tamsiąja materija) yra nematoma, ir mes turime smarkiai patobulėti, kad ką nors apie ją sužinotume.
Visuomet yra mokslininkų, kurie abejoja ir siūlo novatoriškas interpretacijas. Kad ir kaip būtų, Higso bozono atradimas mokslo pasaulyje yra pripažintas faktas, priimamas absoliučios daugumos tyrėjų.
– Ar LHC pajėgus atverti tamsiosios materijos paslaptis?
– Dar neaišku. Jei tamsiąją materiją sudaro dalelės, tuomet yra tikimybė, kad LHC sugebės jas atrasti. Tokios galimybės neatmetame, bet nėra garantijos, kad ji pagrįsta. Esama dviejų mokslinio atradimo tipų. Pirmas yra tiesioginis – pavyzdžiui, mes pamatėme Higso dalelę. Kitas yra netiesioginis atradimas – šį sudaro dabartinio modelio prognozė ir nuokrypiai nuo jos, kuriuos pastebėję ir aprašę galime atrasti ką nors netikėto. Jei esama nuokrypių, akivaizdu, kad yra šis tas daugiau, ką reikia sužinoti.
Šiuo metu mokslininkai tiria, kokios galimybės sukonstruoti dar didesnį mikroskopą už LHC. Tačiau tai galima padaryti tik dirbant su LHC. Tyrimai turi būti atliekami sinchroniškai, nes tokio pobūdžio projektai užtrunka labai ilgai – naujiems magnetams su aukštesniais laukais sukurti gali prireikti iki 10 metų. Apie tai reikia galvoti jau dabar.
– Kurie CERN mokslinių tyrimų rezultatai yra žinomiausi ir turi didžiausią įtaką mūsų kasdieniam gyvenimui?
– Žinoma, internetas. Nuolat primename žmonėms, kad jį CERN mokslininkai sukūrė 1989 m. Praėjus trejiems ar ketveriems metams, internetas už dyką atiduotas pasauliui, nes sumanyta turėti vieną pasaulinį tinklą, o ne daugybę paskirų: vieną Šiaurės Amerikai, kitą Europai ir t. t. Jutiklinį ekraną (touchscreen) taip pat sukūrė CERN tyrėjai. Deja, tuo metu jie nemanė, kad iš šio išradimo bus kokios nors naudos, todėl po kelerių metų jį dar kartą sukūrė kiti mokslininkai ir šįkart jau pritaikė naudoti plačiai.
Kitas svarbus aspektas – išradimų pritaikymas medicinoje. Turiu galvoje, pavyzdžiui, prietaisus, kurie su pozitrono emisijos tomografijos šviestuvais padeda aptikti auglius. Tai labai reikšmingas postūmis vėžio diagnostikos srityje, leidžiantis pamatyti daugiau, bet išskiriant mažiau radiacijos. Tai ypač svarbu gydant vaikus.
– Ką reiškia būti CERN generaliniu direktoriumi? Ar buvo sunku suvaldyti tokią didžiulę darbuotojų, mokslininkų ir kolegų komandą?
– Esminis dalykas – mokėti deleguoti užduotis kitiems. Generalinis direktorius turi spręsti tik strateginio lygmens klausimus. Be to, reikia atskirti du CERN veiklos lygmenis. Pirmas – CERN kaip laboratorija. Čia aiški hierarchija, tikslai ir uždaviniai. Kitas lygmuo – CERN kaip mokslo institutas. Tai horizontalaus, demokratinio, kartais net anarchinio pobūdžio bendruomenė, neturinti aiškios hierarchijos. Čia viskas priklauso nuo asmeninės motyvacijos nuveikti ką nors reikšmingo. Tarkime, įsivaizduokite vieną profesorių Vokietijoje, kitą Austrijoje. Jei vienas jų pradėtų nurodinėti kitam, kaip ir ką daryti mokslinėje veikloje, tai nesuveiktų, nes abu yra nepriklausomi tyrėjai. Kartais abu CERN veiklos lygmenys persidengia, todėl čia būtina išlaikyti pusiausvyrą.
Viskas pagrįsta abipusiu pasitikėjimu ir pagarba. Mokslininkų bendruomenėje esama ir konkurencijos, ir partnerystės. Mokslas be konkurencijos yra blogas mokslas. Tačiau negalime judėti į priekį, jei nebendradarbiaujame, ypač turint omenyje šiuolaikinių mokslinių eksperimentų mastą ir ilgalaikiškumą.
– Kai artėjote prie Higso bozono atradimo, tarp dviejų nepriklausomų mokslininkų komandų būta daugiau konkurencijos ar bendradarbiavimo?
– Tuo metu labiau konkuruota. Svarbu nepradėti bendradarbiauti per anksti, nes tokiu atveju nebeaišku, vis dar kalbame apie vieną ar jau du skirtingus eksperimentus. Ieškant Higso bozono dvi tyrėjų komandas reikėjo laikyti atskirai vieną nuo kitos. Apie eksperimentų pažangą žinojo tik CERN vadovybė – aš ir tyrimų direktorius. Jeigu skaitytumėte spaudos pranešimus prieš pat atradimo paskelbimą, įsitikintumėte, kad tik aš vartojau sąvoką „atradimas“. Nė vienas iš dviejų Higso bozono ieškojusių tyrėjų komandų atstovų neminėjo šios sąvokos, nes jie nežinojo, ką atrado kita komanda. Vienintelis žinojau visą proceso eigą. Patvirtinus rezultatą galima pradėti bendradarbiauti.
– Ką siekdami pažinti šiandien bendradarbiauja arba konkuruoja mokslininkai? Ką po Higso bozono mėgina atrasti šiuolaikiniai fizikai?
– Viena vertus, standartinis modelis yra fantastiškas, nes jis suteikia galimybę išmatuoti ir aprašyti visus matomo pasaulio aspektus. Kita vertus, jis itin nuvilia, nes neleidžia mums nieko pasakyti apie tamsiąją materiją ir nėra pajėgus paaiškinti, kodėl neegzistuoja antimaterija. Jeigu pagaminame energiją iš materijos, kartu pagaminame tokį patį kiekį antimaterijos. Kai materija ir antimaterija susijungia, jos panaikina viena kitą ir transformuojasi atgal į energiją. Šiuo metu mokslas fiksuoja milžinišką materijos ir antimaterijos kiekių asimetriją, tad mums reikia gerokai patobulėti, kad galėtume tiksliai aprašyti materijos ir antimaterijos ypatybes.
– Kaip šiandien vyksta mokslo ir religijos dialogas? Ar kasdienėje mokslinėje veikloje tenka dažnai susidurti su skirtingų religijų atstovais?
– Kai buvau CERN generalinis direktorius, surengėme tris sėkmingas konferencijas, kuriose mokslininkai susitiko ir bendravo su visų pagrindinių religijų atstovais. Pirmosios konferencijos tema buvo „Kaip apibrėžti bendrą kalbą?“. Visi vartojame tuos pačius žodžius, tačiau jų reikšmės kardinaliai skiriasi priklausomai nuo to, kokių įsitikinimų žmonės juos taria. Per šiuos susitikimus labiausiai įkvėpė supratimas, kad skirtingų religijų atstovai gali susikalbėti ir tarpusavyje, ir su mokslininkais. Žinoma, reikia turėti omenyje, kad diskutavome su nuosaikiaisiais religijų atstovais – su fundamentalistais susikalbėti neabejotinai sunkiau.
Visi vartojame tuos pačius žodžius, tačiau jų reikšmės kardinaliai skiriasi priklausomai nuo to, kokių įsitikinimų žmonės juos taria.
– Ar šiuolaikinis mokslas palieka erdvės Dievui?
– Mes žinome, kad įvyko Didysis sprogimas, bet neturime (ir greičiausiai negalime turėti) atsakymo į klausimą, kodėl jis prasidėjo? Pačioje pradžioje yra kažkas, ko nesugebame paaiškinti. Tai nebūtinai Dievas ar kas nors kita, bet gali būti ir Dievas. Nuostabu, kad mokslas atviras kažkam nepaaiškinamam, ir jaudinančiai žavu, kaip smarkiai dalelių fizika priartėjo prie pradžių pradžios. Visada lieka esminis likutis, kurį reikia paaiškinti ar bent jau interpretuoti, puiku, kad žmonės prisigalvoja keisčiausių dalykų, nes tai juos verčia mąstyti.
– Galima prisiminti, kad vieni žymiausių XX a. fizikų, tarkime, Albertas Einsteinas, Werneris Heisenbergas, turėjo vienokių ar kitokių religinių įsitikinimų.
– Žinoma, nes tu nuolat artėji prie kosmoso paslapčių atverties. Kita vertus, Stephenas Hawkingas laikosi visiškai priešingos nuomonės, bet tai tik patvirtina, kad visos galimybės yra svarstytinos. Mano minėtos konferencijos buvo tikrai reikšmingos – įsitikinome, kad, nors filosofai ir mokslininkai kalba skirtingomis kalbomis, visuomet galima vieniems kitus suprasti ir iš vienų kalbos išversti į kitą.
-----
R. D. Heueris
Gimė 1948 m. Vokietijoje.
Studijavo Štutgarto ir Heidelbergo universitetuose.
1984 m. ėmė dirbti CERN, buvo vienas OPAL eksperimento vadovų.
1998 m. tapo Hamburgo universiteto eksperimentinės fizikos profesoriumi.
2004 m. paskirtas Vokietijos elektronų sinchrotonų tyrimų instituto (DESY) moksliniu vadovu.
2009–2015 m. CERN generalinis direktorius.
2015 m. lapkritį tapo aukšto rango mokslinių patarėjų grupės Europos Komisijoje nariu.
Šiuo metu taip pat yra Vokietijos fizikos draugijos prezidentas.
