Mark Thomson, profesor eksperimentalne fizike čestica na Univerzitetu u Cambridgeu, dobio je jedan od najpoželjnijih poslova u globalnoj nauci. Ali teško je ne zapitati se, kada se pogleda iz određenog ugla, da li je prihvatio jedan za tim.
Prvog januara, Thomson preuzima dužnost generalnog direktora Cerna, višestruko nagrađivanog laboratorija za nuklearnu fiziku na periferiji Ženeve. Upravo ovdje, duboko pod zemljom, Veliki hadronski sudarač (LHC), najveći naučni instrument ikada izgrađen, rekreira uslove koji su postojali mikrosekunde nakon Velikog praska, piše Guardian.
Mašina je zaslužila svoje mjesto u historiji otkrićem misterioznog Higgsovog bozona, čije prateće polje pretvara svemir u neku vrstu kosmičkog ljepila. Ali jedna od prvih stvari koje će Thomson učiniti jeste da isključi mašinu zbog inženjerskih radova. Neće se ponovo pokrenuti sve dok mu se mandat ne približi kraju.
U kancelariji na prvom spratu Cavendishovog laboratorija, pored modela dvostruke spirale DNK koju su u Cambridgeu otkrili James Watson i Francis Crick prije više od 70 godina, Thomson nije nimalo razočaran zatvaranjem. Ako ništa drugo, on uživa u onome što će donijeti narednih pet godina.
„Mašina radi briljantno i bilježimo ogromne količine podataka“, kaže on. „Bit će mnogo toga za analizirati tokom tog perioda. Rezultati fizike će nastaviti stizati.“
Thomson je bio prvi u svojoj porodici koji je upisao univerzitet, studirajući fiziku na Oxfordu; prije toga, pohađao je opštu školu u Worthingu, Zapadni Sussex, a fiziku je zavolio tek nakon što je u ranim tinejdžerskim godinama pročitao popularnu knjigu o nauci u Cernu . „To je nekako odredilo moj smjer“, kaže on. „Želio sam razumjeti kako svemir funkcioniše.“
LHC ubrzava protone, jezgre atoma vodika, do gotovo brzine svjetlosti unutar prstena dugog 27 km ispod francusko-švicarske regije. Na četiri tačke oko prstena, protoni koji jure u jednom smjeru usmjeravaju se prema drugima koji jure prema njima. Energija pri udaru stvara pljusak novih čestica koje bilježe detektori LHC-a. U skladu s Einsteinovom temeljnom jednačinom E=mc² , više energije daje masivnije čestice.
Počevši od juna, gašenje će napraviti mjesta za LHC visokog sjaja, veliko unapređenje koje uključuje instaliranje snažnih novih supravodljivih magneta koji će stisnuti protonske snopove sudarača i učiniti ih svjetlijim. Ovo će povećati broj sudara u mašini deset puta. Detektori se također jačaju, što ih čini sposobnijim da bolje uhvate suptilne znakove novih fizičkih sudara koje mogu otkriti. „To je nevjerovatno uzbudljiv projekat“, kaže Thomson. „Zanimljivije je nego samo sjediti ovdje dok mašina kuca.“
Ako nadogradnja uspije, LHC će vršiti preciznija mjerenja čestica i njihovih interakcija, što bi moglo pronaći pukotine u današnjim teorijama koje će postati temelji za sutrašnje. Jedna preostala misterija okružuje Higsov bozon. Elementarne čestice dobijaju svoje mase od Higsovog bozona, ali zašto se mase toliko razlikuju, niko ne može da nagađa. Nije čak ni jasno kako Higsovi bozoni međusobno djeluju. „Mogli bismo vidjeti nešto potpuno neočekivano“, kaže Thomson.
Pokretanje i rad LHC-a visoke luminoznosti dominirat će Thomsonovim petogodišnjim mandatom. Ali mnogo veći i kontroverzniji projekt također zahtijeva njegovu pažnju. LHC će dostići kraj svog životnog vijeka oko 2041. godine, a države članice Cerna moraju odlučiti šta je sljedeće. Predvodnik je kolosalna mašina nazvana Future Circular Collider ili FCC.
Prema CERN- ovom izvještaju o izvodljivosti, FCC bi bio više od tri puta veći od LHC-a, što zahtijeva novi kružni tunel od 91 km koji bi se bušio do 400 metara pod zemljom. Mašina bi se gradila u dvije faze. Prva, koja počinje krajem 2040-ih, sudarala bi elektrone u pozitrone, njihove partnere antimateriju. U nekom trenutku 2070-ih, ta mašina bi bila uklonjena kako bi se napravilo mjesta za novi sudarač koji sudara protone sa sedam puta većom energijom od LHC-a. Prva faza će koštati procijenjenih 15 milijardi švicarskih franaka ili 14 milijardi funti.
Samo inženjerstvo je ambiciozno, ali FCC se suočava sa širim izazovima. Države članice CERN-a, koje će glasati o projektu 2028. godine, ne mogu platiti cijeli račun, tako da su potrebni drugi donatori. U međuvremenu, debata o tome da li je to najbolja mašina za nova otkrića, još uvijek traje. Nije zagarantovano da će odgovoriti na bilo koje veliko pitanje u fizici: šta je tamna materija koja se skuplja oko galaksija; šta je tamna energija koja razdvaja svemir; zašto je gravitacija tako slaba; i zašto je materija pobijedila antimateriju kada se svemir formirao? Bez jasnog cilja kojem bi težio, Thomsonov posao će biti teži.
Ali Cern je oduvijek bio više od nauke. Zahvaljujući laboratoriji, Evropa je svjetski lider u fizici čestica, privlačeći desetine hiljada istraživača i podstičući potrebu za novim tehnologijama. Ali druge zemlje, posebno SAD i Kina, imaju svoje planove za napredne sudarače. Hoće li Cern zadržati svoju prevlast zavisi od nasljednika LHC-a.
„Nismo stigli do tačke u kojoj smo prestali s otkrićima, a FCC je prirodan napredak. Naš cilj je razumjeti svemir na njegovom najosnovnijem nivou“, kaže Thomson. „I ovo apsolutno nije vrijeme za odustajanje.“