Hrvatski stručnjak u potrazi za "Božjom česticom" u laboratoriju CERN

Ivica Puljak: U Hrvatskoj akademska zajednica postoji samo u teoriji

Vedrana Simičević

Problem u našoj znanosti je nepostojanje postdoka, znanstvenika koji su doktorirali te se zaposlili na nekoj instituciji gdje se dokazuju kolegama, a najbolji će dobit mjesto docenata. Kod nas se dogodi da netko doktorira i odmah se zaposli na istoj instituciji 



Na velikom sudaraču protona LHC, u CERN-u krajem prošle godine postignut je značajan napredak na trenutno najuzbudljivijem projektu – potrazi za tzv. fantomskom česticom, Higgsovim bozonom, čije bi postojanje objasnilo porijeklo mase elementarnih čestica. Znanstvenicima je, laički rečeno, ostao samo još mali »prostor« gdje ga mogu tražiti u kompleksnom procesu sudaranja protona i baš tu su se pokazale naznake nekih neobičnih »događaja« koji bi mogli značiti samo statističku slučajnost ili pak definitivno dokazati postojanje ove »Božje čestice«. 


    Ima li je ili ne, znati će se najvjerojatnije, najavljuju iz CERN-a, do kraja ove godine, a što se zapravo događa trenutno u najvećem, najskupljem i najmnogoljudnijem laboratoriju na svijetu porazgovarali smo s prof. dr. sc. Ivicom Puljakom, splitskim fizičarom kojem je pripala čast da od ove godine koordinira jednu od grupa koje rade na ovom, najvažnijem CERN-ovom projektu. 


    Što bi značilo saznanje da nema Higgsovog bozona?





– LHC  ima »prsten« od 27 kilometara, sto metara ispod zemlje, a na njemu su smještena četiri velika detektora. Od toga su dva velika – veličine kuće od pet katova i dva mala detektora. Ova dva velika detektora rade iste stvari, baš zato da možemo provjeriti jedni druge i provjeriti vjerojatnost da je to neko otkriće. Eksperimente smo počeli krajem osamdesetih, dakle više od dvadeset godina se LHC pripremao i konstruirao, te je prije dvije godine počeo s radom. Od 1994. godine je član te grupe ekipa iz Splita, a od 2003. i ekipa s »Ruđera Boškovića«. Naša kolaboracija ima 3.600 ljudi koji se bave različitim područjima fizike, a naša grupa u Splitu baš radi na potrazi za Higgsovim bozonom i to već sedamnaest godina. Od ove godine ja kordiniram grupu od stotinjak ljudi koji rade jedan dio te potrage. 


Što se tiče potrage za Higgsovim bozonom – mi imamo teoriju koja se zove Standardni model čestica i njihovih interakcija, i to je jedna od najfundamentalnijih teorija u prirodi koja objašnjava od čega se sastoji priroda, kako čestice reagiraju. Jedan od glavnih nedostataka te teorije je da ne može objasniti odakle potječe masa elementarnih čestica, a mi znamo da elementarne čestice imaju masu, jer vidimo da imaju. U pokušaju da objasne odakle masa česticama, postoje neki teorijski mehanizmi, a jedan od najelegantnijih i najljepših, ukoliko je točan podrazumijeva postojanje nove čestice koja je prema fizičaru Higgsu, nazvana Higgsov bozon. Dakle, kad bi je mi pronašli, objasnili bi koje je porijeklo mase svih elementarnih čestica i zato je to jako jako važno. I to je praktički najvažniji cilj ovog eksperimenta.


Ta teorija, međutim, nama ne možemo reći gdje da tražimo i kakva su svojstva, zato moramo potražiti cijelo jedno područje mogućih masa te nove hipotetske čestice, da bi vidjeli gdje se nalazi. Mi sudaramo protone, i u njima se proizvode čestice,  s time da prethodno predvidimo koliko događaja očekujemo u nekom području. Ako nađemo puno više događaja nego što očekujemo, očito je da tu ima nešto novo, no ako nađemo očekivani broj događaja, onda tu nema ništa novo. Ono što smo nedavno dobili i što je najvažniji rezultat istraživanja do sada, je da smo pretražili i isključili jedno veliko područje mogućih masa, tj. mogućih mjesta gdje se potencijalno mogla nalaziti ta čestica. Ostalo je jedno malo područje gdje smo našli mrvicu više događaja nego što očekujemo. No, još nismo sigurni da li to možemo protumačiti kao posljedicu djelovanja Higgsova bozona ili je to posljedica tzv. statičke fluktuacije poznatih fizikalnih procesa. I sad imamo dvije hipoteze, no dosadašnji podaci što smo prikupili prošle godine ne dopuštaju nam da razlikujemo između te dvije hipoteze, nego ćemo to moći napraviti tek ove godine kad prikupimo preostale podatke.



    – Pa to je ljepota i nedostatak znanosti – uzimajući naša sadašnja znanja pokušavamo ekstrapolirati što se nalazi u nepoznatom području. Ovaj mehanizam koji podrazumijeva postojanje Higgsovog bozona je najelegantniji mehanizam koji smo mogli do sada smisliti da objasni problem porijekla mase čestica, ali ako ne nađemo Higgsovu česticu to samo nama znači da nismo još uspjeli razumjeti kako priroda daje masu svim česticama i da moramo bolje razmišljati. Odnosno, to samo znači da moramo pronaći neki drugi teorijski mehanizam. Mi i dalje ne znamo odakle česticama masa, zašto neke imaju manju, a neke veće masu i zašto uopće postoje različite čestice u prirodi. Mi znamo da se pet posto svemira sastoji od materije koje vidimo, 25 posto svemira od materije koju ne vidimo, a 70 posto svemira od energije. No, prvo pitanje na koje pokušavamo odgovoriti je odakle masa svim objektima u prirodi. To je najfundamentalnije pitanje u prirodi. 


   World Wide Web


Što bi to saznanje omogućilo u budućnosti? 

  – Teško je reći što bi se moglo dogoditi u budućnosti. Mi trenutno ne vidimo nikakve praktične primjene ovih fundamentalnih znanja. No, to su fundamentalna znanja o prirodi koja su vrijedna sama po sebi. S druge strane, fundamentalna znanja se često financiraju ne samo radi toga jer mi znanstvenici mislimo da je to vrijedno, već zato jer ispitivanje nepoznatog područja, podrazumijeva razvoj do tada nepostojeće tehnologije. Mi smo veliki broj tehnologija koje koristimo morali sami izmisliti ili unaprijediti postojeće. Evo vam par primjera. World Wide Web je napravljen na CERN-u i to zato jer ovdje radi nekoliko tisuća ljudi na istom problemu. To je jedinstveno mjesto gdje cijeli svijet ujedinjeno radi na istim problemima.


U ranoj fazi tih istraživanja postavio se problem kako će ljudi komunicirati. Jedan naš kolega imao je zadatak da osmisli taj sistem i on je osmislilo ono što je preraslo u World Wide Web – protokol koji danas svi koristimo za komunikaciju. On se već nazirao i prije toga, postojao je jedna sličan mali sistem u Francuskoj, ali se plaćao. Sad zamislite da se taj WWW protokol umjesto u jednom javnom laboratoriju, pronašla pod okriljem Microsofta ili IBM i sličnih firmi. Danas bi plaćali za svaki klik koji napravimo i ne bi imali ovo što je praktički promijenilo svijet.


Drugi primjer su medicinske tehnologije kojih je jedan veliki broj razvijen u ovoj vrsti istraživanja. Primjerice, Pet scaner, uređaj koji koristi antimateriju i može pronaći najmanji tumor u organizmu. To su vrste tehnologija na kojima mi radimo. Ovdje u CERN-u vam je zaposleno nekoliko tisuća ljudi od kojih je samo 150 fizičara, sve ostalo su inženjeri koji rade na razvoju tih tehnologija. Slijedeći primjer je GPS tehnologija. Naime, kad je Einstein proinašao svoju teoriju relativnosti – onda su za provjeravanje te teorije, da bi izmjerili te male razlike u vremenu (pretpostavka teorije relativnosti je da sat kuca drugačije ovdje i gore u atmosferi, jer je gore slabije gravitacijsko polje), znanstvenici 60-tih godina razvijali atomske satove – super precizne satove koji mjere milijarditi dio jedne sekunde. Ljudi su se tada rugali, pitali kakve to praktične primjene ima, no danas GPS sateliti kruže na dvadeset tisuća kilometara od Zemlje i tamo sat drugačije kuca nego ovdje. Da bi GPS precizno funkcionirao svaki satelit ima atomski sat u sebi, jer morate korigirati tu razliku da bi precizno odredili lokaciju na Zemlji. 


    Jedno od najčešćih pitanja koje zanima širu javnost je koliko se precizno na LHC i sličnim »sudaračima« uopće mogu imitirati uvjeti nastanka svemira sa Zemlje?


    – Ovo što danas radimo nije ništa novo, to radimo već stotinjak godina, samo što je svaka generacija sve veća i veća. Naša istraživanja se baziraju na tome da uvijek imamo sve veću energiju u sudarima protona i energija koja se tamo proizvodi je ekvivalentna energiji koja je vladala kad je svemir bio star jedan milijuntni dio milijuntog dijela jedne sekunde. Mi znamo kolika je temperatura u svemiru, npr. u međugalaktičkom prostoru je temperatura 2,7 kelvina, što je minus 271 stupnjeva Celzijevih. Mi znamo da se svemir širi i znamo kako se brzo širi i možemo na temelju toga izračunati unazad u vremenu kolika je bila temperatura i energija prije 13,7 milijarda godina. Jedno od najvećih intelektualnih dostignuća ljudskog roda je da smo uspjeli shvatiti kako je svemir evoluirao od vremena kad je bio jako, jako mali. Ono što ne znamo je što se dogodio još prije toga, i to zapravo sad istražujemo.   


Znanstvena demokracija


U nekim stranim medijima se znaju pročitati nagađanja da se namjerno plasiraju svako toliko »dramatična otkrića« kako bi se produžilo financiranje ovog skupog projekta. Koliko se, dakle, CERN uspijeva stabilno financirati?


    – To je međunarodna organizacija koju financiraju zemlje članice, proporcionalno svom bogatstvu iz svog budžeta. I CERN ima budžet otprilike milijardu švicarskih franaka godišnje. CERN su 1954. godine pokrenule Francuska i Njemačka da bi spriječile odlazak znanstvenika u SAD. I od tada do danas CERN se financira jako stabilno i non stop se priključuju nove zemlje. Sad trenutno ima dvadeset zemalja članica od kojih najbogatije godišnje plaćaju i do 50 milijuna franaka. Naravno, uvijek se propituje čemu sve to zajedno, ali CERN je organizacija sa stabilnim financiranjem, što je i normalno kad se radi o instituciji koja okuplja pet tisuća ljudi iz cijeloga svijeta. Znanstvena istraživanja, pogotovo ona fundamentalna su jako suptilne stvari u kojima vi ne možete obećati što ćete i kad pronaći. Morate imati dugoročni plan rada. 


    Što je budućnost istraživanja na CERN-u?


    – Ovaj projekt traje već 20 godina i imamo planove za idućih 20. Kratkoročan plan je da pronađemo Higgsov bozon, no traže se i teški neutrini, dodatne dimenzije u prostoru, čestice tamne materije. Promjena je i to što su do prošle godine članice CERN-a mogle postati samo zemlje članice EU, a sad se on otvorio za cijeli svijet. I sad već zemlje poput Rusije, Argentine, Kine gledaju da se pridruže. To će postati pravi svjetski laboratorij – jedini takav na svijetu. To je čak i zanimljiv sociološki eksperiment, jer ovo je prvi put da se pokazalo da ljudski rod može napraviti nešto zajedničkim snagama. Na CERN-u vlada poprilično demokratska atmosfera. 


    Kako izgleda to »koordiniranje« znanstvenika toliko različitih nacionalnosti?


    – Nemam nikakvu moć nad njima, nisam im šef, mi smo svi dobrovoljno ovdje. No poanta je da su oni svi supermotivirani. Mi se moramo dogovarati, raspravljamo uz argumente, nekad to bude mukotrpno, ali se na kraju uvijek dogovorimo. Ima jasno i problema i neslaganja, ali na kraju uvijek kvaliteta rada pobjedi. 


    Dolaze li do izražaja kulturološke razlike?


    – Naravno, vidi se razlika među ljudima, ali sve vam se na kraju svede na tu veliku znanstvenu motiviranost. Ovdje dan krene ujutro oko 8 i traje duboko u noć, jer ovdje uvijek neko nešto radi. Mi, naravno, nismo svi ovdje, ljudi rade sa svojih institucija. Jedna grupa recimo radi ujutro i prvi dio popodneva, pa preuzima ekipa, primjerice u SAD-u, pa nas ujutro dočekaju njihovi rezultati i tako iz dana u dan. Vikendi su radni, praznici ne postoje, osim Božića kad zatvore CERN, isključe struju i sve nas pošalju doma.   


Hrvatska nezainteresiranost


Koliki je uspjeh za Vas i splitski FESB koji je vaša matična institucija da ste odabrani da koordinirate grupu na najaktualnijem CERN-ovom projektu?


    – Mislim da je to poprilično dobra stvar, jer su ljudi koje koordiniram među najboljima na svijetu. To se dogodilo jer ja ovo dugo radim. 


    Kakva je trenutno pozicija Hrvatske unutar CERN-a?


    – Jugoslavija je bila jedan od osnivača CERN-a, a onda se povukla, iako su fizičari ostali aktivni. Među njima su najaktivniji bili oni iz Hrvatske. Kad je Hrvatska postala neovisna, potpisali smo sporazum o suradnji sa CERN-om i na temelju njega nastavili sudjelovati u radu. Zahvaljujući podršci Ministarstva i svih naših institucija s kojih dolazimo nismo imali financijskih problema – sudjelovali smo u eksprimentima, naše su grupe narasle, no onda smo smo u jednoj fazi osjetili da smo mi kao zajednica fizičara dovoljno zreli da možemo ući u CERN i da Hrvatska može postati punopravna članica. Međutim, tu se uvijek postavlja pitanje je li bolje ostati ne-članica. Nama se činilo da Hrvatska može od članstva profitirati. A tu je i moralna odgovornost – ne možete uvijek koristiti resurse drugih država članica.


CERN, inače, želi uzeti državu za članicu samo onda ako postoji zajednica fizičara koji mogu sudjelovati u tim eksperimentima i ako postoji industrija koja to može pratiti. Dakle, prije par godina samo pokušali motivirati našu vladu da zatraži članstvo, no tada vlada nije baš bila za to. Ocijenili su da je bolje da ostanemo u dosadašnjem statusu. Za razliku od nas Srbija je odmah počela raditi pripreme za članstvo i evo, sad su početkom godine postali pridružena članica. U međuvremenu je, naime, CERN omogućio i status pridružene članice, što znači da ćete imati malo manja prava, ali ćete plaćati i manju članarinu. Članarina za Hrvatsku za punopravno članstvo bi iznosila tri milijuna švicarskih franaka, a za pridruženo članstvo milijun. Članstvo bi nam donijelo prestiž sudjelovanja u najvećem laboratoriju na svijetu, čvršće veze s tom organizacijom, a to znači da bi mogli iskoristiti sav potencijal CERN-a iz kojeg su već sad zainteresirani zajedno s nama raditi na razvoju novih tehnologija. To nam daje više mogućnosti za educiranje naših znanstvenika i studenata, no bitno je i to da CERN svoj budžet plasira ponovo u zemlje članice naručujući razvoj pojedinih tehnologija. Jedan dio tih novaca vratio bi se kroz suradanju s hrvatskim tvrtkama koje se trenutno ne mogu prijavljivati na natječaje CERN-a. 


    Ima li zainteresiranih tvrtki?


    – Ima, iako ne puno. Ali to vam je pitanje kokoš ili jaje? Hoćete li čekati da se razvijete da možete profitirati ili ćete iskoristiti mogućnosti da se razvijate u hodu. Finci imaju zaposlenog čovjeka na CERN-u samo da gleda što se događa i onda povezuje firme sa CERN-om.   


Optimist, unatoč svemu


O kojim se tehnologijama radi?


    – Informatičke, medicinske, strojarske, elektrotehničke, brodogradnja. Iz CERN-a su nas već kontaktirali prošle godine da su zainteresirani za suradnju s tehničkim fakultetima, pa smo osim u Splitu razgovarali s kolegama i u Rijeci i u Zagrebu da ostvarimo neku vrstu suradnje. Hrvatska vlada je, inače, promijenila stav i prihvatili su prije jedno pola godine naše argumente i krenulo se u proces traženja pridruženog članstva. Ako i nova vlada ustraje u tome, to bi uskoro moglo biti na CERN-ovom vijeću. 


    Koliko je Hrvatska znanost konkurentna u svijetu? Kako se na tim velikim stranim instituacijama gleda na hrvatske znanstvenike? 


    – Recimo u ovom području, mi smo apsolutno konkurentni, no samo tamo gdje ne ovisite o hardveru, gdje nemate velikih izdataka, već ovisite samo o znanju i edukaciji. Nismo konkurentni tamo gdje ima većih ulaganja, gdje se mora kupiti skupa oprema, platiti putovanja. U Hrvatskoj, međutim, nedostaje i suradnje među znanstvenicima, iako se sad stvari mijenjaju i po tom pitanje. Nekoliko grupa jako dobro surađuje međusobno. 


    Kakva je aktualna situacija u hrvatskoj znanosti?


    – Jako loša. Država nije baš puno vodila računa o tome. Ni danas nije fokus države na obrazovanju i znanosti. Problem je razina ulaganja prvenstveno i onda naša neorganiziranost. Nismo dovoljno kvalitetni svi zajedno, ne mislim tu kao pojedinci, nego nismo istrenirani i obrazovani da bismo napravili velike korake. To je problem cijele države, koji se preslikava i na akademsku zajednicu. I dalje na našim institucijama imamo problem »nezamjeranja«, ne znamo diskutirati među sobom bez da se ljudi ne naljute i shvate stvari osobno. Vrlo često se dogodi da znanstvenici kod nas rano dođu do najvišeg stupnja u karijeri (redoviti profesor) često ispunjenjem vrlo trivijalnih uvjeta, te praktički prestanu raditi znanost. Uz to je sustav tako postavljen da se formalno svatko treba baviti i nastavom i znanošću, premda se u praksi tako nešto ne događa.


Taj problem bi se mogao relativno jednostavno riješiti, ali za to treba promijeniti zakon i treba stvoriti povoljnu klimu u našoj »akademskoj zajednici« za takve promjene. »Akademska zajednica« je u navodnicima, jer u biti takav pojam postoji samo u teoriji, no nažalost ne i u praksi. Problem u našoj znanosti je nepostojanje sloja tzv. postdoka, mladih znanstvenika koji su upravo završili doktorat te se zaposlili na nekoj drugoj instituciji na par godina, gdje su se dokazivali među svojim kolegama, kako bi najbolji od njih dobili kasnije mjesta docenata i to ne nužno na istoj instituciji na kojoj su diplomirali i/ili doktorirali. U svijetu je uobičajeno da se svakih par godina mijenjaju institucije zaposlenja, dok se ne nađe stalno radnom mjesto, dok se kod na vrlo često dogodi da netko diplomira, doktorira i odmah se zaposli na istoj instituciji.


Cijela svjetska znanost počiva na postdocima, koji su dovoljni kompetentni i motivirani za vrlo kvalitetan rad, dok kod nas taj sloj znanstvenika praktički niti ne postoji. Samo jedna promjena u tom smjeru bi dugoročno promijenila znanstveni sustav kod nas na bolje. Još jedan problem je stabilnost cijelog sustava, koja je nužna za dugoročnije planirenje. Kod nas su se stvari odvijali prilično stihijski. Prije par godina svi koji su doktorirali u Hrvatskoj dobili su posao na sveučilištima ili institutima, dok je danas situacija potpuno obratna. Praktički nema uopće novih radnih mjesta, niti za asistente niti za docente ili znanstvene suradnike, tako da gubimo cijele generacije znanstvenika. Unatoč svemu ja sam priličan optimist, jer mislim da se stvari mogu popraviti pametnom politikom na dulji rok.