Marko Mikuž: Pri takšni fiziki drugih možnosti in priložnosti, kot je CERN, preprosto ni! #intervju

Iskanje odgovorov na navidezno zelo preprosta vprašanja ni vedno lahka naloga. Z razvojem znanosti smo poglabljali in dopolnjevali svoja spoznanja o tem, kateri osnovni delci so najmanjši mogoči, še vedno ne vemo vsega o prvih trenutkih nastanka vesolja, katerega smo le majhen del.

Eden od razlogov je, da ne moremo zlahka ustvariti takratnih pogojev, a najbližje odgovorom smo prišli zaradi edinstvene Evropske organizacije za jedrske raziskave CERN, ki se nahaja v obmejnem območju Švice in Francije na obrobju Ženeve. Za gradnjo tega središča je sredstva prispevalo več kot 20 predvsem evropskih držav, v njem je zaposlenih okrog 2.500 znanstvenikov in inženirjev, še približno deset tisoč znanstvenikov iz več kot sto držav pa sodeluje pri poskusih v CERN-u.

Pri do zdaj najpomembnejšem odkritju CERN-a tudi slovenski znanstveniki

Slovenija še ni uradno članica te organizacije, a njeni znanstveniki kljub temu že več desetletij dejavno sodelujejo v raziskavah CERN-a in prispevajo k novemu znanju o prvih trenutkih našega okolja. Vodja slovenske skupine raziskovalcev v CERN-u je prof. dr. Marko Mikuž, raziskovalec in vodja Odseka za eksperimentalno fiziko osnovnih delcev na Institutu Jožef Stefan v Ljubljani in redni profesor na oddelku za fiziko ljubljanske fakultete za matematiko in fiziko, ki je zaradi svojega znanstvenega dela tudi do večkrat mesečno v CERN-u.

V tem edinstvenem znanstvenem središču so lani končali dvoletno prenovo velikega hadronskega trkovalnika (Large Hadron Collider, LHC) in ga usposobili za delo v še ekstremnejših razmerah, kar znanstvenikom odpira možnosti novih raziskav.

"Samo CERN je bil sposoben združiti vse svetovne vire za gradnjo take raziskovalne infrastrukture, tako človeške kot finančne."

Kako bi najpreprosteje pojasnili, kaj raziskujete fiziki in ostali znanstveniki v CERN-u?

Raziskujemo osnovne delce, svet na najmanjših človeštvu dosegljivih dimenzijah, kar sovpada z velikimi energijami in visokimi temperaturami. Takšni so bili pogoji le drobec po velikem poku, nastanku vesolja. Raziskave v svetu neskončno majhnega tako dopolnjujejo astrofizikalne raziskave vesolja. Za te raziskave uporabljamo trke vsakdanjih delcev (elektronov, protonov, ionov), ki jih v pospeševalnikih poženemo do velikih energij in na nekaj mestih trkamo med sabo. Pri takih čelnih trkih se sprosti veliko energije, ki se lahko porabi za tvorbo novih delcev, ki jih v običajni naravi ni. Ti delci so zelo neobstojni in zelo hitro razpadejo v vsakdanje delce. Če vse te delce uspemo zaznati z detektorji, lahko sklepamo o nastanku novih delcev in izmerimo njihove lastnosti.

Na katera vprašanja upamo, da bomo našli odgovore?

Kako je nastalo vesolje, kaj ga sestavlja, zakaj se je razvilo tako, kot se je. Čeprav eksperimentalno ne moremo ustvariti povsem enakih pogojev, kot so bili na samem začetku, izsledki omogočajo razumevanje dogajanja v naravi le tisočinko milijardinke sekunde po začetku in dajejo vodilo teorijam, ki nas popeljejo še bliže.

Kaj smo se do zdaj naučili z odkritji iz CERN-a?

CERN deluje že več kot 60 let. V tem času se je znanje o osnovnih gradnikih narave in silah med njimi od skromnih začetkov razvilo do skorajda popolnega pogleda na svet delcev, imenovanega Standardni model. Čeprav so k dognanjem pripomogli tudi rezultati drugih laboratorijev po svetu, je CERN-ov prispevek pri tem ključen. Zato tudi ni čudno, da je veliki hadronski trkalnik kot edina raziskovalna naprava pri najvišjih energijah nastala prav v CERN-u. Samo CERN je bil sposoben združiti vse svetovne vire za gradnjo take raziskovalne infrastrukture, tako človeške kot finančne.

Slovenski fiziki z Instituta Jožef Stefan, ki so sodelovali oziroma še vedno sodelujejo v enem ali več raziskovalnih projektih Evropske organizacije za jedrske raziskave (CERN).

Kakšen je obseg sodelovanja svetovnih znanstvenikov pri teh raziskavah in kakšen je pri tem slovenski delež?

Slovenci delujemo v CERN-u od sredine sedemdesetih let. Sodelovali smo pri projektih in eksperimentih OMICRON, CPLEAR, DELPHI in ATLAS ob različnih pospeševalnikih v CERN-u. Obseg slovenskega sodelovanja se je z leti spreminjal, od devetdesetih let pa se je ustalil na približno ducatu znanstvenikov, ki delujejo v okviru slovenske skupine. V CERN-u deluje tudi kar nekaj naših nekdanjih sodelavcev z Instituta Jožef Stefan, ki so si po doktoratu našli zaposlitev na tujih institucijah.

Kdo so slovenski znanstveniki, ki z vami raziskujejo v CERN-u?

V eksperimentu ATLAS trenutno slovensko skupino sestavljajo še Vladimir Cindro, Maksym Deliyergiyev, Andrej Filipčič, Andrej Gorišek, Borut  Paul Kerševan, Gregor Kramberger, Luka Kanjir, Boštjan Maček, Igor Mandić, Miha Muškinja, Tina Sfiligoj in Grygorij Sokhrannyi.

Kako poteka običajen delovni dan v CERN-u? Ali sploh lahko govorimo o običajnem oziroma značilnem dnevu?

Nič kaj posebnega na prvi pogled. Običajno je dan poln sestankov in dogovorov, kako naprej. K sreči pa obstajajo bolj posebni dnevi.

Ob raziskovalnem delu v CERN-u so slovenski znanstveniki do marca 2015 objavili okrog 800 znanstvenih člankov – vse v uglednih mednarodnih revijah –, ki so slovenski znanosti prinesli okrog 20 tisoč citatov. Prav tako so slovenski raziskovalci ob teh raziskavah uspešno zagovarjali 19 diplomskih del, 12 magistrskih del in 20 doktorskih disertacij. Do danes se je zbirka povečala še za sto znanstvenih člankov, štiri tisoč citatov in dve doktorski disertaciji.

Kaj bi opredelili kot največji dosežek slovenskih znanstvenikov v CERN-u?

Za zdaj nedvomno naše sodelovanje pri odkritju in potrditvi obstoja Higgsovega bozona, najbolj izmuzljivega med osnovnimi delci, z eksperimentom ATLAS (za njegovo napoved sta teoretika François Baron  Englert iz Belgije in Peter Ware Higgs iz Združenega kraljestva leta 2013 prejela Nobelovo nagrado, op. a.). V prihodnosti pa mogoče še kaj bolj presenetljivega, kar nam narava za zdaj skriva.

Koliko objav slovenskih znanstvenikov je nastalo do zdaj ob delu v CERN-u?

Do marca 2015 je bilo okrog 800 znanstvenih člankov, vsi so bili objavljeni v uglednih mednarodnih revijah, slovenski znanosti pa so prinesli okrog 20 tisoč citatov. Prav tako je bilo do takrat uspešno zagovarjanih 19 diplomskih del, 12 magistrskih del in 20 doktorskih disertacij. Do danes ocenjujem, da se je zbirka povečala še za sto znanstvenih člankov, štiri tisoč citatov in dve doktorski disertaciji.

Iz katerih strok prihajajo raziskovalci v CERN?

Večinoma so fiziki, a tudi elektrotehniki in računalničarji.

Kaj za slovenske raziskovalce pomeni možnost in priložnost raziskovanja v CERN-u?

Pri tej fiziki druge možnosti in priložnosti na svetu preprosto ni.