DIGRESIJA NI O ČEMU

     Tačnije, o ničemu. U starim danima, u Maksvelovo doba, fizičarima se činilo da moraju imati neki medijum kojim bi sav prostor bio prožet; kroz taj medijum bi se prostirali talasi svetlosti i druga elektromagnetna talasanja. Nadenuli su mu naziv eter i odredili su koje odlike mora da ima da bi mogao obavljati svoj posao. Eter je ujedno dao i jedan apsolutni koordinatni sistem naspram koga je bilo moguće izmeriti brzinu svetlosti. Ajnštajnu je 'sinulo' da je eter nepotreban tovar koji samo opterećuje Vaseljenu. Sad se već kačimo sa jednim mnogo obožavanim, starim konceptom, a to je ona 'praznina', ono 'ništa' koje je izmislio (ili otkrio) Demokrit. Danas je praznina, za koju se koristi naziv 'vakuumsko stanje', u prednjem i u srednjem delu nauke.
     Vakuumsko stanje sastoji se od onih oblasti kosmosa gde nema baš nikakve materije i gde nema nikakve energije, a ni impulsa. Ono je 'ništa, baš ništa'. Džejms Bjorken, govoreći o tom stanju, kaže da je bio u iskušenju da uradi u fizici ono što je Džon Kejdž (John Cage) uradio u muzici: da publici odsvira četiri minuta i dvadeset dve sekunde... ničega. Tišine. Odustao je samo zato što se plašio kako će reagovati predsedavajući na toj konferenciji. Jest da je taj Bjorken stručnjak za vakuumsko stanje, o čijim odlikama mnogo zna, ali ni blizu nije t'Huftu, koji o baš ničemu zna još mnogo više.
     Tužni deo priče jeste to što je devičanska celovitost vakuumskog stanja (kao koncepta) tako teško zabrljana (čekajte samo dok to doznaju ekolozi...) radom teoretičara u dvadesetom veku, da sad tu vlada strašna gužva, neopisivo složenija nego što beše odbačeni eter devetnaestoga veka. Ne govorim tu samo o onim avetima virtuelnih čestica, kojih ima tako mnogo, nego i o Higsovom polju, čije pune razmere još ne znamo. Da bi Higsovo polje radilo svoj posao, mora da postoji (i da se u opitima pokaže) bar jedna Higsova čestica, električno neutralna. Ona bi mogla biti samo vrh ledenog brega; mogao bi postojati čitav jedan zoološki vrt Higsovih bozonskih kvanta, i tek svi oni zajedno dovršili bi opis ovog novog etera. Očigledno, ovde su na delu nove sile i novi procesi. Ono malo što znamo, možemo rezimirati ovako: bar neke od čestica koje predstavljaju Higsov eter moraju imati spin jednak nuli, moraju biti blisko, ali tajanstveno povezane sa masom, i moraju se ispoljiti na temperaturama koje su ravne energiji manjoj od 1 TeV. Ima nesuglasica oko moguće strukture Higsa. Jedna škola mišljenja kaže da je Higs temeljna čestica. Ali neki drugi ljudi misle da je Higs sagrađen od nekih novih predmeta, nalik na kvarkove, koji bi jednog dana takođe mogli biti viđeni u laboratoriji. Treći tabor je zaintrigiran ogromnom masom kvarka vrh i misli da bi Higs mogao biti sagrađen od jednog kvarka vrh i jednog kvarka antidno koji su u vezanom stanju. Tek će nam podaci reći ko je u pravu. U međuvremenu, ostaje nam da se zaprepašćujemo kako to uopšte uspevamo da vidimo ijednu zvezdu.
     Novi eter je, dakle, referentni okvir za energiju, u ovom slučaju potencijalnu energiju. Sam Higs ne može da objasni i druge krhotine i razno teorijsko smeće koje je istovareno u vakuum. Baždarske teorije izručuju u vakuum razne svoje zahteve, kosmolozi iskorišćavaju 'lažnu energiju vakuuma', a tokom razvoja Vaseljene taj isti vakuum uspeva i da se rasteže i širi.
     Čovek naprosto čezne da se pojavi neki novi Ajnštajn koji bi, u jednom nadahnutom uviđanju, dokučio istinu i vratio nam ono naše divno ništa.

PRONAĆI HIGSA!

     Znači, Higs je nešto veoma dobro. Pa zašto onda nije i opšteprihvaćen? Piter Higs, koji je toj čestici pozajmio svoje prezime (ne svojom voljom), sad radi na drugim stvarima. Veltman, jedan od arhitekata Higsove čestice, kaže da je ona tepih pod koji nastojimo da pometemo sva svoja neznanja. Glešou je još neugodniji, on kaže da je Higsova čestica klozet u koji mi bacamo sve što je u našim teorijama neusaglašeno, a onda povučemo vodu. Postoji i još jedna primedbica, možda jača od svih tih ostalih kritika: nije nađen još nijedan, baš ni najmanji dokaz o postojanju Higsove čestice.
     Kako bi čovek mogao dokazati da to polje postoji? Higs, baš kao i QED, QCD, ili slaba sila, ima svoju česticu-nosioca, a to je Higsov bozon. Dokazati da Higs postoji? Pa, dovoljno je pronaći taj bozon. Standardni model prikladno je snažan da nam kaže da od svih Higsovih čestica koje možda postoje (a možda postoje mnoge), ona sa najnižom masom mora da ima 'težinu' manju od 1 TeV. Zašto? Zato što, ako bi ta težina iznosila 1 TeV ili više, standardni model bi postao neusaglašen, pao bi u krizu jedinstvenosti.
     Higsovo polje, standardni model i naša predstava o tome kako je Boginja napravila Vaseljenu, sve te tri stvari zavise od otkrivanja Higsovog bozona. Nažalost, na planeti Zemlji ne postoji nijedan akcelerator koji bi imao dovoljno energije da napravi česticu tešku 1 TeV.
     Vi biste, međutim, mogli da izgradite jedan takav akcelerator.

PUSTINJATRON

     Godine 1981. mi u Fermilabu bili smo do guše zauzeti poslovima oko izgradnje Tevatrona i kolajdera proton/antiproton. Naravno da smo izvesnu pažnju posvećivali i događajima u ostalom svetu, a naročito smo pazili na CERN-ovu potragu za W česticama. U pozno proleće te godine već smo počinjali sa pouzdanjem verovati da će naši superprovodni magneti uspevati u svome radu i da ih je moguće masovno proizvoditi, tako da svaki pojedini odgovara vrlo strogim specifikacijama. Zato smo počeli verovati, ili bar 90% verovati, da bi i energije u blizini 1 TeV, koje su terra incognita fizike čestica, mogle jednog dana biti dostignute uz srazmerno skromne troškove.
     Bilo je stoga već tada razumno upustiti se u razmišljanje o 'sledećoj mašini', ko zna kojoj - naime, o nekoj koja bi mogla biti izgrađena posle našeg Tevatrona. Ona bi imala još veći prsten sačinjen od superprovodnih magneta. Ali godine 1981, budućnost daljeg istraživanja na polju elementarnih čestica u ovoj zemlji bila je pod hipotekom, sva ubačena u borbu da opstane jedna mašina u laboratoriji u Brukhejvenu. Bio je to naš projekt 'Izabela', kolajder proton-proton, koji je trebalo da proradi još 1980. godine, ali je kasnio zbog tehničkih problema. U međuvremenu je front naučnog istraživanja u fizici otišao dalje.
     Na godišnjem sastanku korisnika Fermilaba u maju 1981. ja sam se, posle obaveznog izveštaja o stanju laboratorije, odvažio i da nagađam o budućnosti našeg polja rada, osobito na 'energetskoj granici od 1 TeV'. Napomenuo sam da će Karlo Rubija, koji je već tada bio najuticajniji u CERN-u, uskoro 'popločati tunel superprovodnim magnetima LEP'. A taj LEP-ov tunel, nekih 27 kilometara u obimu, sadržao je tada samo konvencionalne magnete, koji su služili kolajderu e+e-. Tako ogroman obim prstena bio je LEP-u potreban da bi se smanjili gubici energije elektrona. Naime, elektroni zrače energiju iz sebe kad ih magnet prisili da lete po kružnoj orbiti. (I to, zapamtite, što manji poluprečnik orbite, to žešće postaje zračenje.) Zato je CERN-ova LEP mašina koristila slaba polja, ali je imala veliki poluprečnik. Time je postala idealna i za ubrzavanje protona, koji, zato što imaju veliku masu, zrače vrlo malo energije. Dalekovidi konstruktori LEP-a sigurno su to imali na umu kao moguću kasniju upotrebu velikog tunela. Takva mašina bi, sa superprovodnim magnetima, lako dostigla 5 TeV u jednom i 5 TeV u drugom smeru, odnosno 10 TeV u sudaru. Jedino sa čime su Sjedinjene Američke Države mogle izići na takmičenje, osim Tevatrona koji je dohvatao 2 TeV, bila je bolešljiva 'Izabela', kolajder od samo 400 GeV (to jest 0,8 TeV ukupno), mada je nudio vrlo veliki broj sudara u sekundi.
     Stiglo je i leto 1982. godine. Sticao se utisak da će i Fermilabov program sa superprovodnim magnetima i CERN-ov kolajder proton-antiproton biti uspešni. Kad su se američki fizičari visokih energija okupili u Snoumesu, u Koloradu, u avgustu, da rasprave o statusu i budućnosti našeg polja, povukao sam svoj potez. Održao sam govor pod naslovom 'Mašina u pustinji' u kome sam predložio da naša zajednica ozbiljno razmisli o mogućnosti da kao svoj prvi prioritet za budućnost postavi izgradnju jednog ogromnog novog akceleratora zasnovanog na 'dokazanoj' tehnologiji supermagneta, tako da nahrupimo u oblast istraživanja masa od 1 TeV ili više. Hajde da se prisetimo: da bismo proizveli čestice čija bi masa bila 1 TeV, kvarkovi koji ulete u čeoni sudar moraju imati bar toliku energiju, a to znači da protoni, koji u sebi nose kvarkove, ali i gluone, moraju imati mnogo veću energiju. Moja je procena, godine 1982, bila da bi 10 TeV u jednom zraku i 10 TeV u suprotnom zraku trebalo da bude dovoljno. O troškovima izgradnje odvalio sam neku procenu potpuno 'od oka'; ali sam se oslonio na jedan čvrst argument - naime, da je Higs toliko privlačna stvar, da naprosto ne možemo odoleti takvom nečem.
     U Snoumesu se razvila umereno živahna rasprava o 'Pustinjatronu', kako su ga odmah nazvali. Zamisao je bila da tako ogromnu mašinu možemo da izgradimo samo na nekoj teritoriji gde nema stanovništva, niti je zemljište skupo, niti ima brda i dolina. Pogrešio sam utoliko što sam ja, gradsko dete, Njujorčanin, ja koji sam praktično odrastao u metrou, sasvim zaboravio kolika je moć dubokog odlaska pod zemlju. Istorija mi je posle utrljala tu pogrešku u nos. Nemci izgradiše svoju mašinu HERA ispod gusto naseljenog grada Hamburga. Oni u CERN-u zavukoše LEP tunel pod planine Jure.
     Pokušavao sam da sastavim nekakvu koaliciju svih američkih laboratorija, da bi ona podržala ovu zamisao. SLAC se uvek zalagao za ubrzavanje elektrona; Brukhejven se očajno borio da održi 'Izabelu' u životu; na Kornelu je jedna živahna i vrlo nadarena družina pokušavala da uzdigne svoju mašinu za elektrone do jednog stanja kome su dali naziv CESR II. Ja sam mojoj 'pustinjskoj mašini' dao naziv 'Slermihejven II' da bih naznačio da je to projekat koji bi objedinio napore svih naših laboratorija, iako se one između sebe žestoko takmiče.
     Neću nešto mnogo da pričam o politici nauke, ali evo šta je bilo: godinu dana puno raznih trauma, a onda formalna preporuka zajednice američkih fizičara da treba napustiti 'Izabelu' (koju su preimenovali u CBA, što bi bila skraćenica za akcelerator za sudaranje zraka - colliding beam accelerator), a lovu preusmeriti u Pustinjatron kome je dat novi naziv, superprovodni superkolajder, i određena snaga od po 20 TeV u oba zraka, ukupno 40 TeV. U isto vreme - u julu 1983. godine - Fermilabov novi akcelerator izišao je na prve stranice novina zato što je ubrzao protone do rekordnih 512 GeV. Posle ovoga brzo su došli i drugi uspesi, a približno godinu dana kasnije Tevatron se popeo na 900 GeV.

PREDSEDNIK REGAN I SUPERKOLAJDER: ISTINITA PRIČA

     Godine 1986. predlog za superkolajder bio je spreman da bude podnet predsedniku Sjedinjenih Američkih Država Ronaldu Reganu (Ronald Reagan) na odobrenje. Pošto sam bio direktor Fermilaba, jedan pomoćnik ministra za energetiku pitao me je možemo li da napravimo jednu kratku video-prezentaciju za predsednika. Taj pomoćnik je smatrao da bi desetominutno izlaganje o fizici visokih energija bilo korisno kad se o ovom predlogu bude raspravljalo na sastanku vladinog kabineta. Kako za deset minuta preneti jednom predsedniku dovoljno znanja o fizici visokih energija? Još važnije, kako to preneti ovom predsedniku? Posle popriličnih muka i dvoumica, odlučili smo se za scenario u kome neki srednjoškolci dolaze u posetu našoj laboratoriji, mi ih vodimo u obilazak da vide mašineriju, oni postavljaju mnogo pitanja i dobijaju odgovore koji su prilagođeni njima. Predsednik će sve to slušati i gledati, pa će možda shvatiti o čemu je to u fizici visokih energija reč. Zato smo stvarno pozvali neke klince iz obližnje škole. Neke smo unapred podučili, samo malo, šta da govore, a ostale smo pustili da budu spontani. Snimili smo nekih trideset minuta filma, onda smo to skraćivali i skraćivali dok nismo izdvojili najboljih četrnaest minuta. Naš čovek za vezu u Vašingtonu upozorio nas je: ne više od deset minuta! Raspon pažnje, tako nešto. Zato smo skraćivali još i otpremili pošiljku sa deset lucidnih minuta visokoenergetske fizike za đake drugog razreda srednje škole. Dva-tri dana kasnije stigne nam reakcija: "Suviše složeno! Nije ni blizu."
     Šta sad? Preuredili smo tonski zapis, na taj način što smo izbrisali sva pitanja koja su klinci postavili. Bilo je tu, znate, jakih pitanja. Onda smo pustili da se čuje glas stručnjaka snimljen naknadno, kako prepričava šta su klinci mogli da pitaju i šta bi im bilo odgovoreno da jesu pitali; a na filmskoj slici radnja je ostala ista, klinci gledaju, a naučnici ih vode kroz Fermilab i pokazuju ovo i ono. Ovog puta smo se pobrinuli da tekst bude kristalno jasan i vrlo jednostavan. Proverili smo naš film, pustili smo neke ljude koji se ne bave nikakvom naukom i tehnikom da ga odgledaju. Onda smo ga poslali. Naš tip u ministarstvu postajao je nestrpljiv.
     Opet je bio ne baš oduševljen. "Ovo vam je bolje, ali je i sad suviše složeno."
     Postajao sam već pomalo nervozan. Bio je u opasnosti ne samo superkolajder nego i moj direktorski položaj. Te noći sam se trgao iz sna oko 3 sata ujutro, sa blistavom idejom. Sledeći filmčić izgledaće ovako: mercedes se zaustavlja pred ulazom u laboratoriju, izlazi jedan otmeni gospodin od oko pedeset pet godina. Spiker se čuje: "Upoznajte sudiju Silvestera Metjusa iz Četrnaestog federalnog oblasnog suda; on dolazi u posetu jednoj velikoj državnoj istraživačkoj laboratoriji." Onda 'sudija' objašnjava svojim domaćinima, a to je troje naučnika, da se doselio u susedstvo i da svaki dan prolazi kolima tuda kad ide na posao, u sud. A pošto čita o našem radu u 'Čikago Tribjunu' i zna da radimo nešto sa 'voltima' i 'atomima', a fiziku nikada nije učio, radoznao je da sazna šta se to ovde radi. To rekavši, 'sudija' ulazi u zgradu i zahvaljuje domaćinima što mu posvećuju svoje vreme ovoga jutra.
     Moja zamisao bila je da će se predsednik poistovetiti sa jednim inteligentnim laikom koji ima dovoljno pouzdanja u svoju ličnost da lepo kaže, jasno i glasno, da nešto ne razume. Preostaje još osam i po minuta prezentacije. Fizičari pričaju, sudija ih često prekida i traži da oni to objašnjavaju malo sporije i da razjasne ovu ili onu poentu. Kad je već istekao ceo deveti minut, 'sudija' ispruži levu ruku, pogleda na ručni časovnik i zahvali se mladim naučnicima ljubazno. Onda, sa stidljivim osmehom, kaže: "Znate, ja u stvari nisam razumeo većinu toga što ste mi pričali, ali sam osetio vaše oduševljenje i veličanstvenost vašeg traganja za znanjem. Nekako me to podseća na ono kako je istraživanje američkog Zapada moralo izgledati... jedan jahač, sam, a pred njim ogromna neispitana zemlja..." (Da, ja sam napisao to.)
     Kad je ovaj filmčić dospeo u Vašington, ministrov pomoćnik bio je očaran. "Uspeli ste! Superdobro. Prava stvar, ljudi moji! Biće prikazano u Kemp Dejvidu ovog vikenda."
     Sa velikim olakšanjem otišao sam, nasmešen, na spavanje, ali sam se probudio u 4 ujutro, sav u hladnom znoju. Nešto nije u redu. Nešto... Najednom sam znao šta. Nisam stigao da kažem ministrovom pomoćniku da je taj 'sudija', zapravo, samo glumac, unajmljen iz Čikaške glumačke berze rada. A baš tih dana predsednik je imao problema zato što nije uspevao da pronađe sudiju koga bi mogao da naimenuje u Vrhovni sud SAD, a da to i Kongres odobri. Šta ako on, kad vidi film... Prevrtao sam se po krevetu i preznojavao sve dok nije bilo 8 sati u Vašingtonu. Posle trećeg biranja broja, dobijem čoveka.
     "Čujte, onaj naš film..."
     "Ja sam vam rekao da je odličan."
     "Ali moram kazati da..."
     "Dobar je, ne brinite. Već je na putu prema Kemp Dejvidu."
     "Čekajte!" kriknem ja. "Čujte me! Onaj sudija. Nije to pravi sudija. To je samo glumac. Šta ako predsednik poželi da razgovara s njim, da ga pozove na razgovor u Belu Kuću. Taj glumac izgleda tako pametno. Šta ako predsednik..." (Duga pauza.)
     "Vrhovni sud?"
     "Aha."
     (Pauza, onda podsmešljivo frktanje.) "Čujte, ako ja kažem predsedniku da je to glumac, on će ga tek tada sigurno naimenovati u Vrhovni sud."
     Uskoro potom, predsednik je odobrio superkolajder. Prema tvrđenju novinara-kolumniste Džordža Vila (George Will), rasprava o tom predlogu bila je kratka. Na tom sastanku kabineta predsednik je čuo šta imaju da kažu njegovi ministri, a oni su otprilike u jednakom broju bili za superkolajder i protiv njega. Onda je Regan naveo reči jednog čuvenog ragbiste: "Bacaj duboko." Svi su pretpostavili da to znači "Učinimo to". Tako je superkolajder postao nacionalna politika Amerike.
     Tokom sledećih godinu dana vrlo živahno je traženo mesto za superkolajder. Oko toga su se angažovale mnoge opštine u Americi i Kanadi. Nešto u ovom projektu kao da je uzbuđivalo ljude. Zamislite kakva to mašina mora da bude kad zbog nje gradonačelnik Vaksahačija u Teksasu ustaje pred narodom, drži plameni govor i zaključuje ga rečima: "Ova nacija mora biti prva koja će naći Higsov skalarni bozon!" Čak i u televizijskoj seriji 'Dalas' pomenut je superkolajder - naime, u jednom zapletu Džej Ar Juing i drugi podlaci pokušavaju da unapred otkupe sve zemljište svuda uokolo naše lokacije.
     Kad sam pomenuo ovu gradonačelnikovu rečenicu na jednom sastanku Nacionalne konferencije guvernera (bio je to jedan od mojih nekoliko miliona govora održanih u nastojanju da se 'progura' superkolajder), prekinuo me je guverner Teksasa. Ispravio je moj izgovor reči 'Vaksahači'. Izgleda da sam bio prekoračio uobičajeno odstupanje njujorškog izgovora od teksaškog. Tog trena ukazala mi se prilika i nisam mogao da odolim. "Gospodine, stvarno sam se trudio", rekao sam. "Otišao sam ja u to mesto, ušao sam u jedan restoran u kome služe pljeskavice i zamolio kelnericu da mi kaže gde sam, ali jasno i razgovetno. A ona je izgovorila slovo po slovo: B-U-R-G-E-R K-I-N-G." Većina guvernera nasmejala se na ovo. Teksaški nije.
     Godina 1987. bila je tri puta super. Prvo je opalila jedna supernova u Velikom Magelanovom oblaku; naime, ona je eksplodirala još pre 160.000 godina, ali je tek godine 1987. signal o tome stigao do naše planete. Prvi put su otkriveni neutrini čije je poreklo bilo izvan Sunčevog sistema. Drugo super bilo je otkriće superprovodljivosti pri visokim temperaturama. Svet se uzbudio, pomišljajući na moguće tehnološke koristi. U prvi mah pobuđene su nade da ćemo uskoro imati superprovodne materijale čak i na sobnoj temperaturi. Ljudi su se upustili u vizije o jeftinijoj struji, vozovima koji lebde na magnetnom polju duž pruge i o milijardi drugih modernih čuda, ali, dabome, i o mnogo jeftinijoj izgradnji SSC-a - superprovodnog superkolajdera. Sada je jasno da su ta očekivanja bila preterano optimistična. Evo leta 1993, žustro se radi na istraživanjima u oblasti superprovodljivosti pri visokim temperaturama, ali tu se uglavnom postiže dublje razumevanje superprovodnih materijala, a do ma kakvih komercijalnih i praktičnih primena ima tek da se pređe dug put.
     Treće super bilo je traganje za terenom gde bismo izgradili superkolajder. U takmičenju je učestvovao i Fermilab, uglavnom zato što bi Tevatron mogao da bude upotrebljen kao injektor za ubrizgavanje čestica u glavni prsten superkolajdera; taj glavni prsten biće tunel, dugačak ukupno 85 kilometara, povijen u ovalni, a ne kružni oblik. Posle razmatranja svih elemenata, odabrani odbor DOE opredelio se za Vaksahači. Odluka je saopštena u oktobru 1988, nedelju-dve posle onog ogromnog sastanka Fermilabovog osoblja na kome sam zabavljao društvo vicevima u vezi sa Nobelovom nagradom koju sam tad dobio. Sad smo održali sastanak potpuno drugačiji, na kome su fermilabovci natmureno slušali vesti i razmišljali o budućnosti naše laboratorije.
     Da, ovo je godina 1993. i superkolajder se gradi, završiće se valjda do 2000, plus-minus godina-dve. Fermilab agresivno podiže na viši nivo svoje instalacije da bi povećao broj sudara proton/antiproton, da bi imao bolje izglede da nađe kvark vrh i da bi istraživao niže obronke one velike planine na koju superkolajder treba da se popne.
     Naravno da ni Evropljani ne sede skrštenih ruku. Karlo Rubija je proveo duže vreme u žestokim raspravama, naručivao je studije, zahtevao od konstruktora izveštaje, sazivao sastanke raznih odbora, a onda je, kao generalni direktor CERN-a, doneo odluku da 'poploča LEP-ov tunel superprovodnim magnetima'. Energiju jednog akceleratora, setićete se, određuju obim prstena i jačina magneta. Pošto je dužina LEP tunela samo 27 kilometara, konstruktori koji rade u CERN-u bili su prinuđeni da nameste najjače magnetno polje koje su ikako mogli tehnološki da zamisle. To bi bilo 10 tesli, dakle nekih 60 posto jače od magneta predviđenih za superkolajder i dva i po puta jače od postojećih u Tevatronu. Ali strašan je tehnološki izazov pred njima: napraviti takve magnete nije lako. Biće neophodan novi nivo poboljšanja u superprovodnoj tehnologiji. Ako ti ljudi budu uspeli, Evropa će imati mašinu od 17 TeV u poređenju sa 40 TeV koliko bi superkolajder trebalo da ima kad bude dovršen.
     Ukupno ulaganje novca i ljudskih resursa, ako obe ove nove mašine budu stvarno sagrađene, biće ogromno. A ogromne stvari i jesu u pitanju. Šta ako se pokaže da je Higsova zamisao pogrešna? I tad bi se izvanredno isplatilo posmatranje u 'masenom području od 1 TeV': naš standardni model mora biti ili potvrđen ili odbačen. To vam je kao kad je Kolumbo kretao da stigne u Indiju ploveći stalno na zapad. Ako i ne stigne baš u Indiju, razmišljali su tada oni koji su stvarno verovali u njega, stići će do nečeg drugog, možda još zanimljivijeg.

9. MIKROKOSMOS, MAKROKOSMOS I VREME PRE VREMENA

     Šetaš se ti niz Pikadili,
     a cvet maka ili onaj zvani lili
     drži tvoja ruka srednjovekovna;
     ljudi te gledaju i misli svako
     dok tajnovitim putem odlaziš polako:
     Gle, ako ovaj mladi čovek zna
     stvari duboke, koje ne znam ja
     onda mora biti, ne vredi to kriti,
     stvarno izuzetno pametan.

     Gilbert i Salivan, Strpljenje

     U svome delu 'Odbrana pesništva' engleski pesnik romantičar Persi Biš Šeli (Percy Byshe Shelley) tvrdi da je jedan od svetih zadataka umetnika da "upije novo znanje iz nauka i da ga prihvati i privede potrebama ljudskim, oboji ljudskim strastima, pretvori u krv i kost ljudske prirode".
     Nije nešto mnogo pesnika romantičara pojurilo da se odazove ovom Šelijevom izazovu; a to neodazivanje može biti deo objašnjenja za sadašnje stanje naše nacije i naše planete. Kad bi Bajroni, Kitsi i Šeliji našeg pesništva, kao i njihove kolege, koje pišu pesme na francuskom, italijanskom, urdu i drugim jezicima, pohitale da narodu objašnjavaju nauku, možda bi naučna pismenost Amerikanaca bila daleko veća nego što je sad. Ovo se, naravno, ne odnosi na tebe, jer ti više nisi samo 'dragi čitalac/draga čitateljka' nego si prijatelj i kolega koji se izborio rame uz rame sa mnom kroz čitavu ovu epopeju sve do, evo, devetog poglavlja, zbog čega kraljevskim ukazom proglašavam da si potpuno kvalifikovana i naučno pismena čitateljska ličnost.
     Ljudi koji mere naučnu pismenost uveravaju nas da samo svaki treći Amerikanac zna da odredi šta je molekul ili da imenuje makar jednog jedinog živog naučnika. Običavao sam da uz ovakve turobne statistike napomenem: "A da li ste znali da samo šezdeset posto stanovništva Liverpula razume neabelijansku baždarsku teoriju?" Od dvadeset troje diplomaca nasumce odabranih na diplomskoj svečanosti na Harvardu godine 1987, samo je dvoje umelo da objasni zašto je leto toplije od zime. A odgovor, uzgred rečeno, nije 'zato što je leti Sunce bliže'. Nije bliže. Zemljina osa rotacije nagnuta je na jednu stranu, i zato je tokom jednog dela godine severna polulopta nagnuta više ka Suncu, Sunčevi zraci padaju pod uglom koji je bliži pravom uglu i zato je tada na toj polulopti letnja uživancija. Druga polulopta dobija zrake više iskosa... Zima. Šest meseci kasnije situacija bude tačno obrnuta.
     Ono žalosno u činjenici o neznanju dvadeset jednog od dvadeset troje diplomiranih na Harvardu - Bože! Na Harvardu! - jeste to što oni propuštaju mnogo toga u životu. Proći će kroz život, a neće razumeti jedno od najosnovnijih ljudskih iskustava: godišnja doba. Naravno, ima i lepih trenutaka kad te neki ljudi iznenade znanjem. Pre nekoliko godina, na IRT liniji metroa ispod Menhetna jedan postariji čovek koji se preznojavao nad nekim problemom iz elementarnog računa u nekakvom udžbeniku pitao je neznanca do sebe da li zna računanje. Nepoznati čovek je klimnuo glavom i rešio dedici matematički problem. Ali, naravno, ne dešava se svaki dan da dedice sa matematičkim problemom u vagonu podzemne železnice sednu pored nobelovca, teorijskog fizičara T. D. Lija.
     Imao sam i ja jedan takav doživljaj u metrou, ali se drugačije završilo. Sedeo sam u jednom prepunom vagonu prigradske linije, koji je izlazio iz Čikaga, kad se ukrcala jedna bolničarka koja je vodila grupu pacijenata iz obližnje psihijatrijske bolnice. Oni su stali svi oko mene, a bolničarka počne da ih prebrojava. "Jedan, dva, tri..." i onda pogleda mene. "A ko si ti?"
     Ja joj odgovorim: "Ja sam Lion Ledermen, dobitnik Nobelove nagrade i direktor Fermilaba."
     Ona uperi prst u mene i tužno kaže: "Aha. Četiri. Pet, šest, sedam..."
     Ali, ozbiljno, ima dobrih razloga da se brinemo zbog naučne nepismenosti, između ostalog i zato što su sve jače veze između nauke, tehnologije i javne dobrobiti. Veoma je žalosno, dabome, i kad ljudi propuštaju onaj pogled na svet čiju promociju pokušavam da postignem kroz ove stranice. Iako je još nepotpun, to je pogled prepun veličanstvenosti, lepote i sve veće jednostavnosti. Kao što kaže Džejkob Bronovski (Jacob Bronowski):

     Napredak nauke jeste otkrivanje, na svakom koraku, jednog novog poretka koji objedinjuje ono što je dugo izgledalo nesrodno. Faradej je to postigao kad je spojio elektricitet i magnetizam. Klerk Maksvel, takođe, kad je ta dva povezao sa svetlošću. Ajnštajn je spojio vreme i prostor, masu i energiju, i putanju kojom zrak svetla proleće pored Sunca, sa kretanjem ispaljenog metka; a svoje poslednje godine života utrošio je navaljujući da ovim srodnostima doda još jednu, koja bi uspostavila domišljato jedinstvo jednačina Klerka Maksvela i njegove, Ajnštajnove, geometrije gravitacije.
     Kad je Kolridž pokušavao da odredi lepotu, vraćao se uvek iznova jednoj dubokoj misli: lepota je, govorio je on, 'jedinstvo u raznovrsnosti'. Nauka nije ništa drugo do potraga za jedinstvom koje treba otkriti u neobuzdanoj raznovrsnosti prirode - ili, još tačnije, u raznovrsnosti našeg doživljavanja.

MIKROKOSMOS/MAKROKOSMOS

     Da bismo građevinu nauke sagledali u odgovarajućem kontekstu, moramo preduzeti izlet u astrofiziku, a ja moram objasniti zašto su astrofizika i fizika čestica u novije doba stopljene u celinu čvršću nego ikada, u spoj koji sam jednom prilikom nazvao 'veza mikrokosmosa i makrokosmosa'.
     Dok smo mi mikronauti gradili sve moćnije mikroskope/akceleratore da bismo zavirivali u dubinu subnuklearnog vilajeta, naše kolege astronomi objedinjavale su podatke pribavljene pomoću sve moćnijih teleskopa; usavršavale su tehnologije za postizanje sve veće osetljivosti i sagledavanje sve sitnijih pojedinosti. Novi nagli prodor napred nastupio je kad su na kosmičke opservatorije, izvan planete Zemlje, postavljeni instrumenti koji su otkrili infracrveno, ultraljubičasto, rendgensko i gama-zračenje - dakle, ceo elektromagnetni spektar; za veliki njegov deo naša atmosfera je prepreka, neprovidna i treperava.
     Sinteza svih saznanja postignutih u poslednjih sto godina kosmologije jeste 'standardni kosmološki model'. On kaže da je Vaseljena započela kao jedno vrelo, zbijeno stanje pre oko 15 milijardi godina. Tada je bila beskonačno ili gotovo beskonačno gusta, kao i beskonačno ili gotovo beskonačno vruća. Kad se u jednom opisu ovako upotrebi reč 'beskonačno', to fizičarima nimalo ne prija; ona reč 'gotovo' koju stavimo ispred prideva 'beskonačno', a i razne druge reči kojima ublažavamo ili uslovljavamo tu 'beskonačnost', jesu ishod uticaja jedne opšte 'mutnoće' kojom se odlikuje kvantna teorija. Iz nekog razloga, koji nama može ostati za sva vremena sasvim nepoznat, Vaseljena je eksplodirala. Od tada pa sve do danas ona se širi i hladi.
     Kako su, za ime svega, kosmolozi saznali da je to tako bilo? Model zvani Veliki prasak nastao je tridesetih godina, posle otkrića da galaksije, koje su zvezdane skupine sa po stotinak milijardi zvezda u svakoj, sve beže od jednog čoveka koji se zvao Edvin Habl (Edwin Hubble). Taj tip se zadesio na pravom mestu da počne meriti njihove radijalne brzine godine 1929. Habl je morao da prikupi dovoljno svetlosti da bi video spektralne linije pojedinih hemijskih elemenata. Kad je u tome uspeo, uporedio ih je sa spektralnim linijama tih istih elemenata na Zemlji. Primetio je da se sve linije sistematski pomiču ka crvenom. Bilo je poznato da bi tačno to nastupilo ukoliko bi se izvor svetlosti odmicao od posmatrača. Ovaj 'crveni pomak' bio je, zapravo, mera relativne brzine izvora u odnosu na posmatrača. Tokom godina, Habl je ustanovio da sve galaksije beže od njega, u svim pravcima. Pošto se on redovno tuširao, nije postojalo ništa što bi galaksije imale protiv njega lično; bilo je to naprosto ispoljavanje činjenice da se kosmos širi. Pošto širenje kosmosa povećava rastojanja između svih galaksija, astronom Hedvina Knabl, koja bi situaciju osmatrala sa planete Tvajlozuze u galaksiji Andromeda, videla bi isto: sve galaksije hitaju da se što više udalje od nje. Zapravo, što je galaksija udaljenija, brže se udaljava. To vam je suština Hablovog zakona. Znači, ako sad pustite film unazad, one najudaljenije galaksije najbrže će se strmeknuti ka onima koje su bliže, a onda će se ceo galimatijas skrkati i sabiti u jednu vrlo, vrlo malenu zapreminu, gde je i bio pre (po sadašnjim procenama) 15 milijardi godina.
     Najslavnija alegorija u nauci zahteva od tebe da zamisliš da si stvorenje sa samo dve dimenzije, Ravnozemljac. Razlikuješ šta je istok-zapad i šta je sever-jug, ali pravac gore-dole ne postoji. Izbaci iz svoje svesti svaku pomisao i primisao na 'gore' i na 'dole'. Živiš na površini jednog balona koji se sve više naduvava. Svud na toj površini su staništa raznih posmatrača - njihove planete, a i njihove zvezde, grupisane u galaksije. Sve je to dvodimenziono. I kad se gleda sa bilo kog od tih staništa, svi objekti se udaljavaju, svaki od svih ostalih, zato što se površina stalno širi. Tako vam je u našem trodimenzionom svetu. Još jedna vrlina ove alegorije sastoji se u tome što u takvom 'balonu', kao i u našem trodimenzionom svetu, ne postoji nijedno posebno mesto. Sve tačke na površini su, vrlo demokratski, međusobno jednake. Nema središta balona. Nema nikakvih ivica, rubova. Nema opasnosti da se neko omakne sa Vaseljene i padne u nešto drugo. Pošto je ova naša metafora za Vaseljenu (površina balona) sve što znamo, onda nema ni govora o tome da se zvezde udaljavaju odlazeći u nešto. Širi se ceo kosmos i nosi sa sobom sve što u sebi sadrži, a širi se i to. Nije lako vizuelno sebi predstaviti jedno širenje koje se dešava svuda u kosmosu. Nema nikakvog 'unutra' i nikakvog 'spolja'. Postoji samo ova jedna Vaseljena i ona doživljava širenje, rasprostire se sve više i više. Širenje - u šta? Ma, ne, nego vi razmišljajte opet o sebi kao o Ravnozemaljcu na površini balona. To vam je ta analogija sa balonom: nema kud da se gleda izvan površine balona jer ništa i ne postoji osim površine balona.
     Iz teorije Velikog praska proističu još dve glavne posledice, koje su na kraju oborile njene protivnike, tako da se većina astronoma danas, otprilike, slaže da je teorija Velikog praska istinita. (To se zove 'prilično dobar konsenzus' naučnika.) Jedna posledica jeste ta da bi svetlost prvobitne eksplozije - pod pretpostavkom da je bila uistinu vrela - morala i sad da luta kosmosom kao zaostalo zračenje. Sećate se da se svetlost sastoji od fotona i da je energija fotona obrnuto srazmerna njihovoj talasnoj dužini. Posledica širenja Vaseljene jeste i to da se sve dužine produžuju. Talasne dužine, koje su u početku bile infinitezimalno kratke, kao što i dolikuje fotonima visoke energije, morale bi se proširiti do mikrotalasnih dužina - dakle, od nekoliko milimetara. Godine 1965. otkriven je žar preostao od Velikog praska, ugljevlje već u velikoj meri ohlađeno: naime, otkriveno je upravo takvo mikrotalasno zračenje. Kroz celu Vaseljenu plove i zapljuskuju je talasi tih fotona, koji se kreću u svim mogućim pravcima. Neki od njih krenuli su na svoja putovanja pre toliko milijardi godina, kad je Vaseljena bila mnogo manja i vrelija, a završili u anteni laboratorije firme 'Bel Telefon' u Nju Džerziju. Kakva sudbina!
     Posle ovog otkrića, bilo je presudno ustanoviti raspodelu talasnih dužina (sad molim pročitajte ponovo peto poglavlje, ali knjigu držite naopačke), a to je, posle nekog vremena, i učinjeno. Upotrebom Plankove jednačine, ovo merenje daje nam prosečnu temperaturu materijala (kosmičkog prostora, zvezda, prašine i ponekog satelita koji je pobegao, ali se još oglašava svojim bip-biip-biip) koji je bio okupan tim zračenjem, tim fotonima. Prema najnovijim (godine 1991) merenjima koje je izvršila NASA pomoću satelita COBE, temperatura Vaseljene znosi 2 stepena i 73 stotinke iznad apsolutne nule (2,730 Kelvina). To zaostalo, pozadinsko zračenje takođe je snažan dokaz u prilog teoriji Velikog praska. Kad već nabrajamo uspehe, trebalo bi da pomenemo i teškoće koje su jedna za drugom savladane. Astrofizičari su pomno motrili na mikrotalasno zračenje, nastojeći da izmere temperaturu različitih delova neba. Činjenica da je temperatura svuda baš ista, sa variranjima koja iznose manje od 0,1 stepen, izazvala je izvesnu zabrinutost. Zašto? Zato što, kad dva predmeta imaju tačno istu temperaturu, možemo razumno pretpostaviti da su svojevremeno bila u nekakvom dodiru. Međutim, stručnjaci su bili sigurni da te različite oblasti, čije su temperature sasvim iste, nisu nikad bile u dodiru. Ne 'skoro nikad', nego nikad.
     Astrofizičarima se dopušta da govore tako kategorično zato što su izračunali koliko su udaljene bile te oblasti neba u vreme kad je emitovano zračenje koje je snimio COBE. To vreme bilo je 300.000 godina posle Velikog praska, ne onako rano kao što bismo voleli, ali najranije što možemo dospeti. Pokazalo se da su rastojanja već u to doba bila toliko velika da čak ni brzinom svetlosti nije bila moguća nikakva komunikacija između oblasti. Pa ipak, oni imaju temperaturu istu ili gotovo istu. Naša teorija Velikog praska nije mogla da objasni ovo. Neuspeh teorije? Ili još jedno čudo? Ovaj problem postao je poznat kao kriza uzročnosti ili kriza izotropije. Uzročnosti zato što se sticao utisak da postoji neka uzročno-posledična veza između različitih oblasti neba koje ne bi trebalo da su ikada bile u dodiru. Izotropije zato što gde god pogledaš, u velikim razmerama, vidiš otprilike isti obrazac zvezda, galaksija, jata galaksija i prašine. To bi nekako moglo da 'prođe' u teoriji Velikog praska ako bismo rekli da su milijarde različitih delova Vaseljene, delova koji nikad nisu bili u dodiru, naprosto pukim slučajem toliko međusobno slične. Ali mi ne volimo 'puke slučajeve'. Sasvim je u redu da u čuda veruje čovek koji uloži novac u kupovinu lozova na nekoj lutriji ili je navijač kluba 'Čikaški mladunci'. Ali u nauci to nije u redu. Kad se takva čuda pojave, odmah pomislimo da u senkama vreba nešto veće, nešto značajnije. O tome ćemo kasnije reći još.

AKCELERATOR SA NEOGRANIČENIM BUDŽETOM

     Drugi krupan uspeh modela Velikog praska povezan je sa sastavom naše Vaseljene. Možete zamišljati da je svet sagrađen od vazduha, zemlje, vode (da izostavimo jednom vatru) i reklamnih tabli duž drumova. Ali ako podignemo pogled i izmerimo pomoću naših spektroskopskih teleskopa, nađemo uglavnom vodonik, a zatim i helijum. Ta dva hemijska elementa sačinjavaju 98 posto materije u Vaseljeni. Ostatak je sačinjen od ostalih devedesetak hemijskih elemenata. Pomoću spektroskopskih teleskopa ustanovili smo srazmerno izobilje lakših elemenata i, gle, teoretičari Velikog praska kažu da se ta srazmerna zastupljenost tačno podudara sa onim što bismo i očekivali. Evo kako to znamo.
     Prenatalna Vaseljena već je sadržala u sebi svu materiju koju opažamo u danas vidljivom kosmosu - dakle, svu ovu koja je danas raspoređena u nekih stotinak milijardi galaksija koje imaju svaka po stotinak milijardi sunaca (šta, pričinjava vam se da čujete Karla Segana?). Sve to što vidimo danas bilo je nabijeno u zapreminu neuporedivo manju od glave čiode. Hej, kakva je to bila gužva! Temperatura je takođe bila žešća, oko 1032 Kelvina, što je mnogo vrelije od sadašnjih, približno, 3 Kelvina. Zbog toga je materija bila rastavljena u svoje najpraiskonskije sastojke. Jedna verovatna slika takve Vaseljene jeste 'vrela supa' ili plazma zakuvana od kvarkova i leptona (ili onoga što u njima postoji, ako išta u njima postoji); te čestice su gruvale jedna u drugu energijama koje su dostizale 1019 GeV, a to je hiljadu milijardi puta više nego što bi mogao dati najveći sledeći, posle superprovodnog superkolajdera, akcelerator čiju izgradnju današnji fizičar može uopšte da zamisli. Gravitacija je urlala ogromnom silinom, kao tada moćan (a danas vrlo slabo shvaćen) uticaj u tom mikroskopski malenom kosmosu.
     Posle ovog prilično fantastičnog početka, dogodila se eksplozija, a zatim hlađenje. Vaseljena je postajala hladnija, pa su zato i sudari bili sve manje siloviti. Kvarkovi su bili u veoma bliskom dodiru jedan s drugim dok je beba Vaseljena bila samo jedna zbijena grudva; ali odmah posle toga počela su njihova zgrušavanja ili slepljivanja u protone, neutrone i druge hadrone. Pre tog vremena, svako takvo udruživanje bilo bi odmah razbijeno u silovitim sudarima; ali sad se hlađenje neumoljivo nastavljalo, pa su sudari bili sve blaži i blaži. Kad je Vaseljena dostigla starost od tri minuta, temperatura je pala toliko da je sad već postalo mogućno kombinovanje protona i neutrona, koji nisu odmah odletali kud koji nego su počeli da se zbližavaju u grupice i drže na okupu. Nastala su, zato, postojana jezgra. Ovo je bilo razdoblje nukleosinteze. Pošto o nuklearnoj fizici znamo već poprilično, umemo da izračunamo kolika bi trebalo da bude srazmerna zastupljenost hemijskih elemenata koji su se tada obrazovali. To su bila, dabome, jezgra veoma lakih elemenata; za teže elemente potrebno je sporo 'kuvanje' u zvezdama. Naravno da su prvo nastajala samo jezgra, a ne atomi; atomi su mogli da nastanu tek kad je temperatura opala toliko da su se elektroni uspeli organizovati oko jezgara. Prava temperatura za to nastupila je posle približno 300.000 godina. Pre toga nismo imali nijedan atom, pa nam nije bio potreban nijedan hemičar. A čim su se obrazovali atomi, koji su električno neutralni, fotonima je postalo moguće da se kreću slobodno, i zato je tek tad krenulo informisanje pomoću mikrotalasnih fotona.
     Nukleosinteza je donela uspeh: izračunate i izmerene zastupljenosti elemenata podudarile su se. Auh! Pošto su ta izračunavanja gusta mešavina nuklearne fizike, reakcija slabe sile i uslova koji su vladali u ranoj Vaseljeni, ovo podudaranje vrlo je snažna podrška teoriji Velikog praska.
     Pričajući ovu priču, ja sam, dabome, objasnio u kakvoj su vezi mikrokosmos i makrokosmos. Rana Vaseljena bila je, zapravo, samo jedna akceleratorska laboratorija sa potpuno neograničenim budžetom. Našim astrofizičarima bilo je potrebno da znaju sve o kvarkovima, leptonima i silama da bi mogli modelirati razvoj Vaseljene. A kao što smo ukazali u šestom poglavlju, fizičari čestica imaju podatke koji potiču još iz Boginjinog prvog i jedinog velikog opita. Naravno, kad je reč o vremenima pre 10-13 sekundi, mnogo manje smo sigurni kakvi su tu zakoni fizike važili.
     Pa ipak, nastavljamo da napredujemo u razumevanju područja Velikog praska i u razumevanju razvoja Vaseljene. Osmatramo događaje koji su se desili pre petnaest milijardi godina. Informacije koje su landarale i zveketale tamo-amo po kosmosu još od tog davnog vremena pa sve do naših dana zalutaju ponekad u neki od naših instrumenata. Pomaže nam i standardni model, a pomažu i akceleratorski podaci koji podržavaju taj model i naše pokušaje da ga proširimo. Ali teoretičari su nestrpljivi; pouzdani akceleratorski podaci presušuju, nemamo ih više, kad se stigne do energija koje odgovaraju Vaseljeni koja je živela tek 10-13 sekundi. Astrofizičarima je potrebno da znaju operativne zakone koji su vladali mnogo pre toga i zato dodijavaju fizičarima stalnim zahtevima da zasuču rukave i pojačaju bujicu naučnih radova o Higsu, o objedinjenju, o unutrašnjem sastavu i o gomili spekulativnih teorija koje se usuđuju da iskorače iz standardnog modela u pokušaju da izgrade most do savršenijeg opisa prirode i drum do Velikog praska.

IMA TEORIJA I TEORIJA

     Sada je jedan sat i petnaest minuta posle ponoći, ovde u mojoj radnoj sobi. Nekoliko stotina metara daleko, Fermilabova mašina baca protone u sudare sa antiprotonima. Dva masivna detektora primaju podatke; u detektorskoj zgradi CDF-a ekipa prekaljena u bitkama, sačinjena od 342 naučnika i studenta, proverava nove delove detektora koji je težak pet hiljada tona. Naravno, ne rade svi u isto vreme. U proseku, u ovo doba noći, radi samo desetak osoba u kontrolnoj sali. Mnogo dalje od mene, na jednom mestu na prstenu, nalazi se novi D-nula detektor koji opslužuje 321 saradnik. On se tek uhodava. Ovaj niz opita traje već mesec dana. Početak je bio klimav kao što je i uobičajeno, ali uzimanje podataka potrajaće još šesnaest meseci, sa jednom pauzom tokom koje će se ugraditi novi deo akceleratora, dodatak koji bi trebalo da poveća broj sudara. Iako je glavna svrha ovih opita da pronađemo kvark vrh, usput će se proveriti i proširivati standardni model, što je bitan deo našeg posla.
     Nekih 8.000 kilometara daleko od mene, u CERN-u, naše evropske kolege takođe naporno rade da bi proverile razne teorijske pretpostavke o načinima da se standardni model proširi. Ali dok se taj dobar, čist rad nastavlja, rade i teoretičari nešto, pa bih ovde da iznesem vrlo sažete, vodoinstalaterske verzije tri najzanimljivije teorije, a to su gutovi, supersimetrije i superstrune. To će biti površno. Neke od tih spekulacija su zaista duboke, tako da ih mogu razumeti samo oni koji su ih stvorili, njihove mame i njihovi najbliži prijatelji.
     Ali prvo jedan komentar o reči 'teorija'. To je reč o kojoj postoje popularne zablude. "Mani se ti tvojih teorija", glasi jedna popularna podsmešljiva rečenica. A druga: "To su samo teorije." Sami smo krivi jer aljkavo upotrebljavamo tu reč. I kvantna teorija i Njutnova teorija jesu temeljito izgrađeni i temeljito dokazani delovi našeg pogleda na svet; delovi koji nisu sporni, nisu pod sumnjom. Ali, vidite, jedno značenje reči izvedeno je iz drugog, tako je to išlo. Njutn je nešto govorio, to još nije bilo potvrđeno - dakle, to je bila zaista njegova teorija. Onda se pokazalo da je istinita, ali se i dalje govorilo: 'Njutnova teorija'. I zauvek će se govoriti tako. Ali, pazite, ove superstrune, gutovi i tako dalje, to su nagađanja - naime, spekulativni pokušaji da se, polazeći od poznatih činjenica, nešto postigne, možda neki dalji napredak. Neke teorije, one bolje, mogu se potvrditi. U stara vremena bio je to sine qua non svake teorije. Danas, kad razmišljamo o Velikom prasku, nalazimo se možda prvi put u situaciji da imamo jednu teoriju koja nikada neće moći da bude proverena.

GUTOVI

     Već sam opisao objedinjenje slabe sile sa elektromagnetnom u samo jednu, elektroslabu silu, koju prenosi kvartet čestica - W+, W-, Z0 i foton. Takođe sam opisao QCD - kvantnu hromodinamiku - koja opisuje ponašanje kvarkova, s tim da postoje tri kvarkovske boje, kao i ponašanje gluona. Pomenute dve sile sada su opisane kvantnim teorijama polja, teorijama koje poštuju baždarsku simetriju.
     Pokušaji da se QCD spoji sa elektroslabom silom poznati su pod zajedničkim nazivom 'velike teorije objedinjenja', skraćeno gutovi (Grand Unification Theories, GUT). Elektroslabo objedinjenje postaje jasno vidljivo u svetu čije temperature nadmašuju 100 GeV (a to je otprilike masa W čestica; drugim rečima, to je temperatura od 1015 stepeni K). Kao što smo ispričali u osmom poglavlju, tu temperaturu umemo da postignemo u laboratoriji. Međutim, gutovsko objedinjenje zahtevalo bi temperaturu od 1015 Gev, što je stavlja iznad domašaja čak i najmegalomanskije raspoloženog graditelja akceleratora. Ovu procenu dobili smo tako što smo gledali tri parametra koja mere jačinu slabe, elektromagnetne i jake sile. Postoje dokazi da se ti parametri menjaju sa energijom - naime, da jake sile postaju sve slabije, a elektroslabe sile sve jače pri povišenju energije. Stapanje svih triju parametara u jedan događa se pri 1015 GeV. To je, dakle, režim velikog objedinjenja, to je mesto gde simetrija zakona prirode dostiže viši nivo. Ali, opet, to je tek teorija koja čeka da možda jednog dana bude potvrđena, a možda i ne. Ipak, način na koji se izmerene snage menjaju nagoveštava da bi konvergencija mogla da se dogodi pri nekoj takvoj temperaturi.
     Postoji izvestan broj, tačnije: postoji veliki broj gutova, i svi oni imaju svoje jake i slabe strane. Evo primera. Jedan od prvih kandidata za gut predskazao je da je proton nestabilan i da se može raspasti u jedan neutralni pion (pi-mezon) i jedan pozitron. Ali po toj teoriji životni vek protona iznosio bi 1030 godina. Pošto je starost kosmosa znatno manja - tek nešto preko 1010 godina - nije se baš mnogo protona raspalo dosad. Raspad jednog protona bio bi spektakularan događaj. Imajte u vidu: smatrali smo da je proton stabilan hadron - što je baš dobro za nas zato što je postojanje razložno postojanih protona veoma važno za budućnost Vaseljene, kao i za naše ekonomije. Pa ipak, iako je stopa očekivanih raspadanja tako mala, ovaj opit može se izvesti. Na primer, ako je životni vek protona zaista 1030 godina i ako provedemo godinu dana zureći u jedan jedini proton, naša verovatnoća da vidimo njegov raspad iznosiće samo 1 kroz 1030 - a to je veoma mali broj, to je 10-30. Ali zato možemo zuriti u mnogo protona odjednom. U deset hiljada tona vode ima oko 1033 protona (imajte poverenja u mene da je to tako). Ovo bi značilo da se u tolikoj količini vode svake godine 'raskoka' po hiljadu protona.
     Zato su preduzimljivi fizičari sišli pod zemlju, u rudnik soli ispod jezera Iri u Ohaju, u rudnik olova ispod planine Tojama u Japanu i u onaj tunel koji je prosvrdlan kroz Mon Blan, pa sad spaja Francusku sa Italijom. Uvukli su se tako duboko da bi se zaklonili od pozadinskog kosmičkog zračenja. U te tunele i rudnike ugradili su ogromne, providne plastične posude. U svaku od njih uliveno je otprilike po 10.000 tona čiste vode. To bi, znate, bila kocka čije bi ivice bile dugačke otprilike po 21,5 metara. U vodu su zurile stotine velikih, osetljivih cevi za fotomultiplikaciju, koje bi registrovale iskricu energije oslobođenu pri raspadu protona. I do dana današnjeg ni jedan jedini raspad protona nije opažen. To ne znači da su ovi ambiciozni opiti beskorisni; oni su dragoceni zato što su nam dali novu meru protonove dugovečnosti. Sada, i ako uzmemo u obzir da osmatranje možda nije bilo sasvim delotvorno, znamo da životni vek protona mora biti duži od 1032 godine.
     Zanimljivo je da je ovo dugotrajno, neuspešno čekanje da bar jedan proton 'pukne' bilo oživljeno jednim neočekivanim uzbudljivim događajem. Pomenuo sam onu eksploziju supernove u februaru 1987. E, u trenutku kad se ona ukazala na nebu, pravi rafal neutrinskih događaja snimljen je detektorima ispod jezera Iri i ispod planine Tojame. Tačna kombinacija svetlosti koju smo na nebu videli i neutrina koji su na ta dva mesta opaženi podudarila se naprosto odvratno dobro sa prihvaćenim modelima eksplozija zvezda. Trebalo je da vidite kako su se astronomi zadovoljno šepurili! Ali od raspada protona nije bilo ništa.
     Gutovi se većinom loše provedu, ali teoretičari gutovci zadržavaju svoj polet. Ne morate vi da izgradite gutovski akcelerator da biste proverili neki gut. Na primer, SU(5), jedna od ovakvih teorija, daje predviđanje da je električni naboj čestica kvantovan i da uvek mora iznositi neki umnožak od jedne trećine naelektrisanja elektrona. (Zapamtili ste koliki su električni naboji kvarkova?) Veoma zadovoljavajuće. Druga posledica te teorije jeste konsolidacija kvarkova i leptona u jednu porodicu. Po toj teoriji, kvarkovi se mogu (unutar protona) preobratiti u leptone, i obratno.
     Gutovi predskazuju postojanje supermasivnih čestica (iks bozona) koje bi bile milion milijardi puta teže od protona. Čak i sama mogućnost da takve čestice postoje i da, dakle, mogu iskrsavati i kao virtuelne čestice, dovodi do izvesnih malih, maleckih posledica, među kojima je i redak raspad protona. Uzgred rečeno, predskazanje takvog raspada ima veoma krupne posledice za praktični život, mada je do ostvarenja tih poslednica dalek put. Naime, kad bi se jezgro vodonika (koje se sastoji samo od jednog protona i ni od čega više) moglo navesti da se pretvori u čisto zračenje, bio bi to izvor energije sto puta delotvorniji od fuzije. Nekoliko tona vode bilo bi dovoljno da obezbedi svu energiju koja je Sjedinjenim Američkim Državama potrebna za jedan dan dejstvovanja. Naravno, da bismo tako rasturili vodu, nama bi danas bilo potrebno da je prvo zagrejemo do gutovskih temperatura, ali možda negde u nekim dečjim jaslicama postoji klinac sa kojim bezosećajna vaspitačica postupa tako loše da će se on, silno razočaran, baciti na nauku i jednog dana se dosetiti praktičnijeg načina da uradimo ovu konverziju protona u energiju. Zato idite i pomognite toj vaspitačici!
     Pri gutovskim temperaturama (oko 1028 Kelvina) simetrija i jednostavnost stižu do nivoa na kome postojii samo jedna jedina vrsta materije (lepto-kvark?) i samo jedna jedina sila koju prenosi nekoliko raznih čestica i, ah da, zaboravih, i gravitacija koja nekako visi tamo negde.

SUZI

     Supersimetrija, koju mi od milošte zovemo Suzi, jeste favorit kod onih teoretičara koji vole da se klade. Već smo se upoznali sa našom Suzikom. Ta teorija objedinjuje čestice materije (kvarkove i leptone) i čestice-prenosioce sila (gluone, W-ove...). Ona daje ogroman broj predviđanja koja bi se mogla potvrditi opitima, ali ni jedno jedino od tih predviđanja nije, do danas, zapaženo. Ali, brate, da je zabavno - jeste!
     U Suzi imamo gravitine i vine i gluine i fotine, a to su materiji slični partneri gravitona, W čestica i tako dalje. Imamo i supersimetrične ortake kvarkova i leptona: skvarkove i sleptone. Tim redom. Ova teorija nosi jedan tegobni teret na svojim plećima: mora nekako da objasni zašto nijedna od svih tih čestica još nije opažena. Oh, kažu teoretičari, imajte na umu antimateriju. Sve do tridesetih godina ovog veka niko nije ni sanjao da svaka čestica ima svoju antidvojnicu. Pa se još setite i toga da simetrije nastaju samo da bi ih neko jednog dana razbio (kao ogledala?). Čestice parnjaci nisu još viđene zato što su teške. Sagradite dovoljno veliku mašinu, pa će se one sve pojaviti.
     Matematički teoretičari uveravaju nas, ostale, da Suzi zaista ima predivnu simetriju, bez obzira na nepristojno razmnožavanje čestica koje zbog nje nastaje. Suzi, osim toga, nabacuje neka obećanja da bi nas mogla povesti ka pravoj kvantnoj teoriji gravitacije. Pokušaji da se kvantuje opšta teorija relativnosti - a ona je naša teorija gravitacije - propali su zato što su one beskonačnosti povrvele do guše na način koji se ne može renormalizovati. Baš bi lepo bilo kad bi nas Suzi odvela do kvanta gravitacije.
     Suzi takođe civilizuje Higsovu česticu, koja onda počinje da se ponaša uljudno; naime, bez supersimetrije Higsova čestica ne bi mogla da uradi taj posao zbog koga smo je izmislili. Pošto je skalarni bozon (nema spin), Higsova čestica je naročito osetljiva na burno previranje vakuuma koji ključa svuda oko nje. Na masu Higsove čestice utiču mase svih virtuelnih čestica koje se kratkotrajno pojavljuju i odmah nestaju svud unaokolo; svaka takva masa doda Higsovoj čestici pomalo energije; posledica je da bi Higsova čestica, jadna, morala toliko da se ugoji da nikako, ni približno, ne bi imala sposobnost da spase elektroslabu teoriju. U Suzi se dešava to da supersimetrični partneri utiču na Higsovu masu svojim suprotnim znacima. Naime, od svake W čestice Higsova čestica postane malo teža, ali vino čestica poništava to dejstvo i zato ova teorija dopušta Higsu da ima korisnu, upotrebljivu masu. Ipak, sve ovo ne dokazuje da je Suzi istinita. Samo je divno.
     Stvar je daleko od rešenja. Pojavljuju se popularne reči: supergravitacija, geometrija superprostora. Pojavljuje se elegantna matematika, zastrašujuće složena. Jedna opitno izazovna posledica Suzi bila bi ta da bi ona (kad bi bila tačna) vrlo rado i izdašno dala kandidate za tamnu materiju - naime, stabilne, neutralne čestice koje bi bile toliko masivne da bi mogle činiti taj opšteprisutni materijal koji se možda šunja kroz opazivu Vaseljenu. Supersimetrijske čestice navodno su nastale još u eri Velikog praska, i najlakše od njih - možda fotino, higsino, ili gravitino - mogle su preživeti sve do danas kao stabilni ostaci koji bi dali tamnu materiju i zadovoljili astronome. Sledeće pokolenje mašina mora ili da potvrdi ili da obori našu Suzi... ali, u svakom slučaju, ona ne da je ženska, nego je san snova!