Dokąd zajdziemy bez SSC?

Dokąd zajdziemy bez SSC?

Pamiętamy sprawę nadprzewodzącego superakceleratora. SSC (Superconducting Supercollider) stanowił przypuszczalnie następny krok w pogoni za odkryciem elementarnych własności fizycznych materii, pogoni, którą zapoczątkowali Grecy dwa tysiące lat temu. Jako największy program najbardziej zaawansowanej technologicznie budowy, jaki kiedykolwiek przedsięwzięto, SSC miał mieścić się w 85-kilometrowym tunelu w kształcie koła pod równiną na południe od Dallas. Niestety, w 1993 roku Kongres Stanów Zjednoczonych wstrzymał finansowanie tego projektu i dzisiaj 23 kilometry skończonego tunelu, pomnika amerykańskiej niemożności skupienia się na długofalowych przedsięwzięciach, powoli zapełnia się wodą.

Nie chcę, by Czytelnik pomyślał, iż jestem z tego powodu rozgoryczony. Fakt, że w najbardziej mrocznych dla mnie godzinach myślę sobie, iż jedno z najwznioślejszych marzeń ludzkości zostało zastopowane przez przymierze politycznych najemników i tych niewielu uczonych, których poziom złej woli przewyższa jedynie głębia ich zawiści, nie powinien naprawdę wpływać na nasze zapatrywania. Cokolwiek byśmy myśleli, SSC jest martwy i musimy powrócić do pytania, co może się wydarzyć w najbliższej przyszłości.

Poszukiwanie elementarnych właściwości świata materialnego było następstwem uświadomienia sobie, że każdy rodzaj materii zbudowany jest z mniejszych, bardziej podstawowych jednostek. Zwykłe rzeczy złożone są z atomów, atomy zawierają jądra, które same składają się z cząstek elementarnych, a te znów z kwarków, które są jeszcze bardziej elementarne. Przy przecieraniu szlaków w dół przez ten szereg pudełek w pudełkach, naukowcy odkryli, że aby poznać naturę cząstek, potrzeba na każdym nowym poziomie więcej energii – i oczywiście… o wiele więcej pieniędzy.

Łatwo jest rozbić atom – robimy to przez cały czas w lampach fluorescencyjnych. Rozbicie jądra atomowego wymaga jednakże miliona woltów i miliona dolarów. Dotarcie do cząstek elementarnych wymaga miliarda woltów i dziesiątek milionów dolarów. Aby zbadać kwarki i pierwsze fazy jednolitych teorii pola – obecne granice wiedzy – potrzeba prawie biliona woltów i setek milionów dolarów. SSC, który powinien być tym następnym krokiem, miał w zamierzeniach dostarczać prawie stu bilionów woltów i kosztować około dziesięciu miliardów dolarów.

Ten rodzaj progresji kosztów urządzeń nie jest wyjątkiem w badaniach nad cząstkami elementarnymi. W 1948 roku, gdy został ukończony wielki teleskop na Mount Palomar w Kalifornii, kosztował około siedmiu milionów dolarów – tyle, ile wtedy najbardziej skomplikowane skrzyżowanie dróg. W 1992 roku, gdy Keck – największy wówczas teleskop na świecie – był montowany na Mauna Kea na Hawajach, kosztował sto milionów dolarów – w dalszym ciągu prawie tyle samo co największe wielopoziomowe skrzyżowanie autostrad w USA. Jakkolwiek by patrzeć, wygląda na to, że badania kosztują coraz więcej.

Jednak na każdym etapie rozwoju nauki pewne doświadczenia muszą zostać przeprowadzone, pewne urządzenia muszą być zbudowane, by nadal mógł zachodzić postęp. Dla fizyki wysokich energii w dwudziestym pierwszym wieku takim urządzeniem miał być SSC. Przeznaczony był do rozwiązania wielu problemów, z których najważniejszy stanowiła istota masy.

Masa pozostaje jedną z najbardziej zagadkowych cech we Wszechświecie. Wiemy na przykład, że elektron ma masę i nawet możemy ją zmierzyć z dokładnością do kilku miejsc po przecinku. To, czego nie możemy zrobić, to powiedzieć, dlaczego ma on masę i dlaczego jego masa jest różna od tej, jaką ma proton. Z teorii, jakie miały być testowane na SSC, wynika, że z odpowiedzią na tego rodzaju pytanie związana jest nie odkryta do tej pory cząstka, zwana bozonem Higgsa, na cześć teoretyka szkockiego Petera Higgsa. Cząstka ta przenika, jak się przypuszcza, cały Wszechświat, jak niezwykłe pole magnetyczne. I tak jak różne magnesy reagują z różną siłą na pole magnetyczne Ziemi, według przewidywań teorii różne cząstki będą wiązać się z tłem Higgsa na różne sposoby. My odczuwamy tę siłę oddziaływania jako masę, tak więc pytania o masę sprowadzają się w końcu do własności bozonu Higgsa. SSC przeznaczony był do produkcji dużych ilości tych cząstek Higgsa i dlatego był tak ważny.

Co więc będziemy robić w oczekiwaniu na inny SSC? Niektórzy fizycy przyglądają się na nowo istniejącym akceleratorom, próbując zastąpić siłę inteligencją i zobaczyć, czy nie da się przeprowadzić doświadczeń, które rzucą pewne światło na naturę cząstek Higgsa. Są na przykład takie projekty, by do wytworzenia dużej liczby cząstek zawierających rzadziej spotykane kwarki użyć istniejących urządzeń, w nadziei, że przy dużej liczbie danych pojawią się pewne cechy dzisiaj niewidoczne. Inni wiążą swoje nadzieje z nowym urządzeniem, jakie ma być zbudowane w CERN (Center for Nuclear Research – Centrum Badań Jądrowych) w Genewie w Szwajcarii. Urządzenie to, zwane akceleratorem LHC (Large Hadron Collider), wyobrażano sobie początkowo jako zbudowaną naprędce i niedoskonałą wersję SSC. Nie dysponując taką energię jak SSC, będziemy w stanie produkować cząstki Higgsa jedynie wtedy, gdy ich masa będzie najmniejsza z przewidywanych przez teoretyków. Lecz wraz z postępem prac przy projektowaniu tego urządzenia, nieuchronne naciski finansowe w Unii Europejskiej powodują zmniejszanie energii, jaką będzie dysponowało, oraz odsuwanie w czasie daty ukończenia – dziś przewidujemy, że będzie to rok 2008. Pojawia się wobec tego problem: jeśli LHC nie odkryje cząstek Higgsa, czy oznacza to, że teorie są błędne, czy może urządzenie nie dysponowało dostateczną energią? Nie będziemy tego nigdy wiedzieć, jeśli nie zbudujemy SSC.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *