Românii, la facerea lumii

Azi, Big Bang, dar unul micuţ de tot, în acceleratorul de particule de la Geneva. Oamenii de ştiinţă vor reface experimental "momentul zero" al universului. Un eveniment ştiinţific privit cu teamă de prăpăstioşi, care anunţă sfîrşitul lumii. Persoane care nu au avut de-a face vreodată cu ştiinţa prezic că ditamai Pămîntul o să fie înghiţit de o găurică neagră şi micuţă. Savanţii români care lucrează în laboratoarele CERN explică experimentul.  

Azi, Big Bang, dar unul micuţ de tot, în acceleratorul de particule de la Geneva. Oamenii de ştiinţă vor reface experimental "momentul zero" al universului. Un eveniment ştiinţific privit cu teamă de prăpăstioşi, care anunţă sfîrşitul lumii. Persoane care nu au avut de-a face vreodată cu ştiinţa prezic că ditamai Pămîntul o să fie înghiţit de o găurică neagră şi micuţă. Savanţii români care lucrează în laboratoarele CERN explică experimentul. 

---

BIG BANG! ● Savanţii români contribuie la marea provocare a secolului
Centrul European de Cercetare Nucleară (CERN) testează azi cel mai mare accelerator de particule din lume construit cu scopul de a
recrea în laborator condiţiile apariţiei Universului. Acum un an, Jurnalul Naţional a vizitat laboratoarele acestui experiment. Vă amintim cum explicau atunci  fizicienii români participanţi la experiment principiile acestuia.

Ce este materia? Cum a apărut ea? Cum s-a grupat în obiecte complicate precum stelele şi planetele? De ce imediat după Big Bang (începutul lumii, potrivit unui model teoretic agreat de comunitatea ştiinţifică), materia nu a fost anihilată de imaginea sa din oglindă, antimateria? De ce natura a preferat materia în detrimentul antimateriei în Univers? Pînă în ziua de azi, cercetătorii nu au găsit un răspuns. În ideea de a descifra tainele particulelor elementare, "cărămizile Universului", în 1954, 12 ţări europene au înfiinţat acest centru de cercetare destinat să simuleze în laborator condiţiile de după Big Bang.

La ora actuală, CERN are peste 20 de state membre. Principiile de funcţionare ale acestuia sînt asemănătoare cu cele după care funcţionează şi Uniunea Europeană. Fiecare stat membru a cotizat anual pentru construirea laboratoarelor, iar deciziile luate în forumul de conducere CERN sînt respectate de toate statele membre. Acceleratorul circular se află lîngă Ge-neva, într-un tunel subteran, la 50-150 m adîncime, e lung de 27 km şi străpunge pe alocuri şi teritoriul Franţei.

Dar ce înseamnă recrearea Big Bang-ului? La cîteva microsecunde după Big Bang, se crede că materia din Univers a trecut printr-o stare cunoscută sub numele de plasma cuarc-gluonică, un fel de supă foarte fierbinte şi densă cu gluoni şi cuarci. După alte cîteva microsecunde de la implozie, această plasmă s-a condensat, formîndu-se protonii şi neutronii, mai exact, constituenţii nucleelor atomice. Centrul European de Cercetare Nucleară vrea să reconstituie în laborator această supă fundamentală a materiei. Cum? Fascicule de protoni sînt puse în mişcare de cel mai mare accelerator de particule din lume, denumit LHC. Cînd ajung să prindă o viteză aproape de cea a luminii, fasciculele se întîlnesc din direcţii opuse. Astfel, se produc ciocniri la cele mai înalte energii observate în laborator, simulînd condiţiile apariţiei Universului.

CE SPUNEAU CERCETĂTORII. În punctele de intersecţie ale fasciculelor de protoni, patru mari detectori – botezaţi de cercetători Alice, Atlas, CMS, LHCb – vor înregistra toate fenomenele din timpul evenimentelor respective. "Atlas va încerca să explice misterele conceptului de masă, mai exact apariţia masei cuarcilor, constituenţii de bază ai protonilor şi neutronilor şi ai leptonilor, o clasă de particule care include electronul", a explicat Mihai Caprini, unul dintre fizicienii români care lucrează la CERN pentru conceperea calorimetrului, unul dintre componentele detectorului. Detectorul a fost construit cu scopul de a determina energiile, direcţiile şi identitatea tuturor particulelor nou-formate în urma ciocnirii celor două fascicule de protoni. Se estimează că vor fi aproximativ 1.000 de milioane de ciocniri pe secundă.

DESIGN. Laboratoarele CERN seamănă bine între ele: în mijlocul incintei se află detectorii de mii de tone, puşi circular în jurul acceleratorului, mii de fire electrice făcînd legătura dintre ei şi exterior. "Alice este prescurtarea de la A Large Ion Collider Experiment şi seamănă într-un fel cu cartea Alice în Ţara Minunilor, deoarece vom explora o cu totul altă dimensiune a timpului şi spaţiului... La Alice, vor fi ciocniri de cîteva zeci de mii de particule pe minut. Iar ca să putem realiza acest lucru, în interiorul detectorului se va crea o temperatură de 100.000 de ori mai mare decît cea din centrul Soarelui", ne-a explicat Sorina Popescu, fizician venit acum şapte ani la CERN. Volumul de date produse la Alice în fiecare ciocnire (ce are loc la fiecare 25 de nanosecunde) este echivalentul a 3 CD-uri de 700 de Mb scrise pe minut, iar dacă ar fi să punem CD-urile scrise unul peste altul... într-un an de funcţionare al Alice, am construi o coloană înaltă de 5 km.

"Nu există nici un risc"

Un om de ştiinţă german a reclamat la CEDO experimentul de la CERN, susţinînd că ciocnirea particulelor ar putea crea o gaură neagră ce ar înghiţi planeta. Directorul Institutului de Fizică şi Inginerie Nucleară "Horia-Hulubei", Nicolae Zamfir, garantează că nu se va întîmpla acest lucru.

• Jurnalul Naţional: Ce se întîmplă exact azi la CERN?

Nicolae Zamfir: Mîine (nr. red. – azi) nu e nici un experiment. Va fi doar un test, a mai fost unul luna trecută, fiindcă vor să vadă dacă fasciculul de protoni merge pe întreg acceleratorul. Este testul acceleratorului, nu testul detectorului. Pe 21 octombrie este inaugurarea oficială a acceleratorului, atunci va fi evenimentul major, cu participarea şefilor de state membre.

• Pe ce se bazează cercetătorul care susţine că s-ar crea găuri negre dacă începe experimentul?

Se prespune că există în Univers cîteva puncte care au un cîmp gravitaţional mult mai puternic decît stelele şi este atît de puternic acest cîmp gravitaţional că atrage şi lumina. Deci, se presupune că este o acumulare mare de masă. Pentru că asta generează cîmp gravitaţional puternic. Acum, posibilitatea de a se forma găuri negre de la acest accelerator este imposibilă. Vă daţi seama că ar trebui să existe o acumulare de masă foarte mare ca să se formeze aceste găuri negre. Energia unui proton este mai mică decît energia unei muşte. Deci n-are cum să se formeze atîta masă şi, implicit, găuri negre. În al doilea rînd, sîntem bombardaţi sistematic, în mod natural, de protoni de energie mare. Scopul CERN-ului  este de a produce în laborator, ca să poţi să decodifici datele, fenomene care oricum se produc în natură.

• Dar se spune că vor fi energii uriaşe în acceleratorul respectiv...

Sînt energii mari în termenii fizicii particulelor elementare, un fascicul nu va avea o energie mai mare decît a unei muşte.

• De ce credeţi că acel cercetător a lansat o astfel de teză, că CERN-ul este un monstru?

Şi în ştiinţă sînt oameni care au tot felul de idei... dar asta nu înseamnă că trebuie să fie şi adevărate.
Studenţi la CERN

• Dar acest experiment ar avea totuşi un risc?

Nu. La o aşa aventură ştiinţifică, riscul este să nu-ţi meargă acceleratorul şi detectorii. Atîtea teste s-au făcut că nu există asemenea riscuri. Ce s-ar putea întîmpla? Care sînt cele două scenarii posibile? Să se spună, după analiza datelor, da – modelele pe care le-aţi creat sînt bune. Sau invers.

• Deci, un risc pentru oameni nu există, doar unul teoretic...

Absolut nici un risc. s

• Noi nu sîntem membru CERN. Vom fi? A acceptat Guvernul să cotizeze anual pentru experiment?

Da. A fost analizat dosarul României, răspunsul este favorabil şi urmează probabil la sfîrşitul anului să fim admişi ca membru. Cotizaţia noastră va fi probabil sub 1% din bugetul CERN-ului, iar acesta este cam un miliard de franci elveţieni pe an. Toată Europa este membru CERN, în afara României şi a fostelor state iugoslave. Vom intra şi noi în rîndul lumii.

• Care ar fi avantajele?

Toate contractele economice se dau prioritar ţărilor membre. De exemplu, Finlanda furnizează toată hîrtia de la CERN. De la cea igienică la cea de calculator. Alte ţări dau partea electronică. Ca furnizor al CERN, România are de cîştigat.

• Dar nu primim bani de la CERN să investim în aparatură.

Nu. Un alt avantaj ar fi că studenţii se pot duce să facă practică, şi acum sînt cîţiva acolo, însă nu pe bază instituţională. Atunci, studenţii noştri se vor pregăti la CERN.

• România cu ce a contribuit pînă acum la experiment?

Cu specialişti pentru detectorul de la Alice, calorimetrul de la Atlas, prin calcule, analiza datelor...

• Cîţi români sînt acum la CERN  din partea Institutului de la Măgurele?

Cam 60-70. Sînt şi de la Politehnică, de la Institutul de Ştiinţe Spaţiale, de la Universitatea Timişoara dar 90% vin de la Măgurele.

Web-ul s-a născut la CERN

GRID-ul este un soi de infrastructură informaţională cu scopul de achiziţiona cantităţi uriaşe de date, de ordinul 10 Petabytes anual, de la detectorii respectivi. Ramino Voicu, un inginer IT-ist român care lucrează la CERN ne explică în ce constă experimentul.

• Jurnalul Naţional.: Ce înseamnă GRID?

Ramino Voicu: Sunt multe definiţii posibile, care mai de care mai complicate. Foarte pe scurt: "GRID-ul poate fi vazut ca un super-calculator distribuit, peste Internet, pentru partajarea resurselor de calcul si de stocare".

• Ce putere de stocare are acest GRID?

Doar în cadrul experimentului de la CERN sunt produse circa 10 Petabytes de date anual ( circa 15 mii de CD-uri). Mai sunt şi alte domenii (biologie, seismologie) care folosesc GRID-ul, însă fiecare sunt variaţii de la aceeaşi idee iniţială. Nu există încă o platforma comună, general acceptată, aşa cum este Internet-ul, însă sunt mai multe iniţiative de standardizare.

• Cum aţi ajuns să lucraţi acolo şi de cît timp? Vă place?

Aici am ajuns să lucrez printr-un proiect comun în 2002 între Facultatea de Automatica, California Institute of Technology(CALTECH) şi CERN. Proiectul este parte din cîteva distribuţii de GRID şi se numeste Monalisa. O consider o experienţă foarte buna din punct de vedere profesional.

• Pînă acum aţi lucrat "în orb"? Adică aţi simulat că strîngeţi date de la accelerator?

S-au facut într-adevar destul de multe simulări. Au existat şi date reale de la experimentul trecut, care se numea LEP. LEP a fost operat prin acelaşi tunel ca şi experimentul actual, LHC, diferenţa fiind că se accelerau şi ciocneau electroni şi pozitroni (antiparticula electronului), în timp ce in experimentul actual se vor ciocni protoni şi antiprotoni.

• Cum va revoluţiona GRIDUL computerul? Il va revoluţiona, nu?

Nu cred ca se poate spune clar dacă îl va revoluţiona sau nu. Poate pe viitor chiar va avea succesul pe care îl are Internetul în ziua de
astăzi, sau poate va fi considerat părintele unui alt proiect de succes, aşa cum, de exemplu, părintele Internetului este considerat ARPANET.
Succesul Internetului se datorează în primul rînd World Wide Web, sau web pe scurt, despre care cred că puţini sunt cei care ştiu că a apărut pentru prima dată aici, la CERN.

• Cît timp staţi în laboratoarele CERN? Aveţi un program extenuant?

Programul de lucru este normal, în principiu 9.00 - 18.00. Poţi veni însă oricînd, chiar şi noaptea dacă se intamplă să apară ceva... La început mi s-a parut greu şi interesant în acelaşI timp, aş putea zice extenuant. Acum însă consider că nu mai e obositor
deloc, probabil şi cu experienţa acumulată.

Date tehnice

• 8 miliarde de dolari au fost cheltuiţi pentru acceleratorul de particule de la CERN
• 14 ani a necesitat lansarea ambiţiosului experiment
• 10.000 de oameni de ştiinţă şi ingineri din 85 de ţări au participat la proiect
• 27 de kilometri are tunelul care găzduieşte acceleratorul, aflat la 100 de metri adâncime
• 99,9999991% din viteza luminii (300.000 km/s) va fi viteza cu care vor circula protonii
• minus 271 de grade Celsius este temperatura acceleratorului, mai rece decât cea a spaţiului cosmic îndepărtat
• 9.300 de magneţi va avea LHC
• 450 de miliarde de electron-volţi va fi energia la care vor avea loc primele coliziuni