ცერნის ლაბორატორია

ბირთვული კვლევების ევროპის ცენტრი მსოფლიოს 18 ქვეყნის მიერ შვეიცარიისა და საფრანგეთის საზღვარზე 1954 წელს დაარსდა. ”ცერნი” შეიქმნა ისეთი მასშტაბური კვლევების ჩასატარებლად, რომლის განხორციელებას მხოლოდ ერთი სახელმწიფო დამოუკიდებლად ვერ შეძლებდა.

ბირთული კვლევების ევროპის ცენტრში 85 ქვეყნიდან 8000-ზე მეტი მეცნიერი მუშაობს. მათ შორის არიან ქართვლები, რომლებიც 10 მილიარდი დოლარის ღირებულების ყველაზე გრანდიოზულ და ამბიციურ სამეცნიერო პროექტში - ნაწილაკთა შეჯახება, სამყაროს წარმოშობის ახსნის ცდებში არიან ჩართულები. ექსპერიმენტები დედამიწის ზედაპირიდან 100 მეტრის სიღრმეში განლაგებულ ამაჩქარებელში ტარდება, სადაც მაღალი ენერგიის პროტონების ხელოვნურად შეჯახების საშუალებით ე.წ. დიდი აფეთქებისა და სამყაროს ფორმირების იმიტაცია კეთდება.

კაცობრიობა განვითარების ყველა საფეხურზე ცდილობდა აეხსნა როგორ შეიქმნა სამყარო. პასუხს ფიზიკოსები CERN-ში შექმნილი მსოფლიოში უდიდესი ამჩქარებლის, დიდ ჰადრონულ კოლაიდერზე განხორციელებული სამეცნიერო კვლევების საშუალებით ელიან.

დიდი ჰადრონული კოლაიდერი (LHC – Large Hadron Collider), შვეიცარიისა და საფრანგეთის საზღვარზე ბირთვული გამოკვლევების ევროპული ცენტრის (CERN) მიერ აიგო და მიზნად ისახავს ექსპერიმენტულად შემოწმდეს ბუნების უზოგადესი კანონების შესახებ არსებული შეხედულებები.

დაკვირვებებმა მეცნიერებს პასუხი უნდა მისცეს კითხვებზე: რატომ არ გვხვდება სამყაროში ანტინივთიერება და რატომ არის აგებული ჩვენთვის ცნობილი ყველა ობიექტი – კოსმოსშიც და დედამიწაზეც – ჩვეულებრივი ნივთიერებით? რატომ ფართოვდება ჩვენი სამყარო – მისი შესწავლილი ნაწილი – მზარდი სიჩქარით? რა “ბნელი ენერგია” იწვევს ამ აჩქარებას? რატომ აქვთ სხვადასხვა ელემენტარულ ნაწილაკებს სხვადასხვა მასები?

თანამედროვე ფიზიკური თეორიები ამ კითხვებზე სავარაუდო პასუხებს იძლევა და მათი დადასტურების ან უარყოფისათვის მილიარდობით ევრო იხარჯება. დიდ ჰადრონული კოლაიდერზე დამონტაჟებული სამეცნიერო-კვლევითი დეტექტორების დაპროექტებაში, აწყობასა და ტესტირებაში 10 000-ზე მეტი მეცნიერი და ინჟინერი მათ შორის საქართველოდან, მსოფლიოს 100-მდე ქვეყნიდან მონაწილეობდა.

ოთხ წერტილში, სადაც პროტონების ურთიერთშემხვედრი კონები იკვეთება, ოთხი დიდი დანადგარია დამონტაჟებული: კომპაქტური მიონური სოლენოიდი, (Compact Muon Solenoid, CMS), ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), LHCb (LHC «beauty» experiment) da ALICE (A Large Ion Collider Experiment).

CMS da ATLAS დანადგარების დანიშნულებაა ჰიგსის ბოზონის ე.წ. “ღმერთის ნაწილაკის” არსებობის დასაბუთება ან უარყოფა. თანამედროვე წარმოდგენებით, სწორედ ჰიგსის ბოზონთან ურთიერთქმედებამ უნდა შესძინოს დანარჩენ ნაწილაკებს მასები ისე, რომ მათ შორის სიმეტრია არ დაირღვეს. უნდა გამოჩნდეს, რამდენად სამართლიანია მოლოდინი ახალი ელემენტარული ნაწილაკების არსებობის თაობაზე, რომ სამყაროს “უხილავი ნაწილი” სწორედ ასეთი ნაწილაკებისგან შეიძლება შედგებოდეს. CMS da ATLAS დანადგარებზე ქართველ ექსპერიმენტატორთა დიდი ჯგუფი მუშაობს, მათგან ოთხს 2011 წელს საქართველოს ეროვნული პრემიაც მიენიჭა.

საინტერესო გამოკვლევები მიმდინარეობს დანადგარ ALICE-ზეც. იკვლევენ ნივთიერების იმ მდგომარეობას, რომელიც სამყაროს წარმოქმნისას, დიდი აფეთქების შემდეგ უნდა არსებულიყო.

”ცერნის” ექსპერიმენტებმა ამ ყველაფერს ნათელი უნდა მოჰფინოს. ესაა იმ ძალების ბუნებისა და თავისებურებების დადგენა, რომლებიც ატომბირთვის შემადგენელი ნაწილაკების – პროტონების, ნეიტრონების და მათი მსგავსი სხვა ნაწილაკების – მდგრადობასა და მცირე ზომებს, საბოლოოდ კი ჩვენს არსებობას განაპირობებს.

2011 წლის დეკემბერში, CMS da ATLAS-ის ექსპერიმენტებში მონაწილე მეცნიერებმა გამოაცხადეს, რომ ორივე დანადგარზე ჩატარებული დაკვირვებები ჰიგსის ბოზონის ”ღვთიური ნაწილაკის” შესაძლო არსებობაზე მიუთითებს... ჩატარებული კვლევები ჯერ არ არის საკმარისი სტატისტიკურად დამაჯერებელი დასკვნის გასაკეთებლად, მაგრამ დაკვირვებები გაგრძელდება. ბუნებისაგან დასმული შეკითხვებიდან მეცნიერები საბოლოო პასუხს 2012 წელს მოელიან.

”ცერნის” ექსპერიმენტებში კიდევ ერთ საინტერესო მოვლენას ”შავი ხვრელის” არსებობას იკვლევენ. ქართველმა ფიზიკოსმა გია დვალმა იწინასწარმეტყველა, რომ მასიური იონების დაჯახებისას წარმოქმნილი პლაზმის ვეებერთელა სიმკვრივე ხელსაყრელ პირობებს ქმნის მიკროსკოპული შავი ხვრელების წარმოქმნისათვის. თანამედროვე წარმოდგენებით შავი ხვრელი იმდენად მასიურია, იმდენად ძლიერი გრავიტაცია აქვს, რომ არაფერს, მათ შორის სინათლესაც კი, არ შეუძლია დაძლიოს შავი ხვრელის მიზიდვა და ”გაექცეს” – მოშორდეს მას. შავი ხვრელები ჩნდება კოსმოსში, როცა ბევრად მასიური ვარსკვლავი, ვიდრე მზე, სიცოცხლეს დაასრულებს.

ბევრი გალაქტიკის შუაგულში (მათ შორის ”ირმის ნახტომის” შუაგულში) გიგანტური შავი ხვრელების არსებობას ვარაუდობენ, რომელთა მასა მრავალ მილიონჯერ აღემატება მზისას. დვალის ჰიპოთეზა მიუთითებს მიკროსკოპული შავი ხვრელების წარმოქმნის შესაძლებლობაზე, თუ ნივთიერება იქნება დიდი აფეთქებისას არსებული პირობების შესაბამის მდგომარეობაში.

მეცნიერთა გამოთვლებით, წარმოქმნილი მიკროსკოპული შავი ხვრელი იმდენად სწრაფად უნდა აორთქლეს და დაიშალოს, რომ ერთი ატომის დიამეტრის მეათასედის გავლასაც კი ვერ მოასწრებს. ამისათვის შავი ხვრელის აორთქლებისას წარმოქმნილი უკლებლივ ყველა ნაწილაკის აღრიცხვა და შესწავლაა აუცილებელი. ამით სამყაროს განვითარების ადრეულ სტადიაზე მიმდინარე მოვლენების კანონზომიერებას შევიტყობთ. გავიგებთ, რჩება თუ არა სამართლიანი ნიუტონის მსოფლიო მიზიდულობის კანონი მილიმეტრის მეასედებზე ნაკლებ მანძილებზე.

2011 წლის 23 სექტემბერს “ცერნის” მეცნიერებმა ექსპერიმენტის შედეგებში მიღებული ანომალიის შესახებ გაავრცელეს განცხადება – ელემენტარულმა ნაწილაკებმა ნეიტრინოებმა გადააჭარბეს სიჩქარის ზღვრად მიჩნეულ მაჩვენებელს. ამ საკითხთან დაკავშირებით მეცნიერთა პოზიცია გაიყო, ზოგის აზრით, წინასწარ რაიმის თქმა რთული იყო და ექსპერიმენტს გადახედვა სჭირდებოდა, ზოგი კი მიიჩნევდა, რომ “ცერნის” ფიზიკოსები გამოთვლებში შეცდნენ. ცერნის მეცნიერებმა სენსაციური განცხადება გაავრცელეს – ლაბორატორიულ პირობებში მათ დაკვირვება მოახდინეს ნეიტრინოებზე, რომლებმაც გადააჭარბეს სიჩქარის ზღვრად მიჩნეულ მაჩვენებელს – 299 792 კმ/წამს. ჟენევაში არსებული ნაწილაკების მასიური ამაჩქარებლის (დიდი ადრონული კოლაიდერი) ამოქმედების შემდგომ მათ 730 კმ დაფარეს 60 ნანოწამით უფრო სწრაფად, ვიდრე ამას სინათლის სხივი მოახერხებდა. 60 ნანოწამი დროის ძალიან პატარა და უმნიშვნელო.

აღსანიშნავია, რომ ტექნიკური და გამოთვლითი ტექნოლოგიები სწორედ ასეთ კვლევებში ვითარდება. მაგალითისათვის საკმარისია WWW-ვები, რომელიც სწორედ CERN-ში ექსპერიმენტული მონაცემების დამუშავების მიზნით შექმნეს. კოლაიდერზე მიღებული ინფორმაცია იმდენად დიდი იყო, რომ მისი დამუშავებისა და გადაცემისათვის ახალი გამოთვლითი და საკომუნიკაციო მეთოდების შექმნა გახდა აუცილებელი.

CERN_ში სამი WWW იმისთვის არ შექმნილა რომ ადამიანებს ერთმანეთის მოძიებაში დახმარებოდა. ის მსოფლიო გლობალური პრობლემების მოსაგვარებლად გამოიგონეს, როგორც ამას თავად ამ ორგანიზაციში აცხადებენ. არც CERN-ი შექმნილა მხოლოდ ინტერნეტის ქსელებისათვის. მას უდიდესი მიზნები ამოძრავებს. ყოფილმა საბჭოთა კავშირმა ევროპის ჯინაზე იმავე ტიპის დაწესებულება დაარსა 1956 წელს დუბნაში და ყველაზე ცნობილი საბჭოთა ფიზიკოსები გაუშვა სამუშაოდ, მათ შორის მოხვდა გიორგი ჩიქოვანიც, რომელსაც საბჭოთა კავშირის დაშლის შემდეგ ცერნშიც მოუწია მუშაობა. იქაური მეცნიერები მას დღემდე ცერნი-დუბნას ერთერთ საუკეთესო მეცნიერეად მოიხსენებენ... დღესდღეობით ცერნი და დუბნა ”ერთი ორგანიზმია”...

2012 წლიდან ბირთვული კვლევების ევროპის ცენტრში (ცერნში) მიმდინარე გრანდიოზულ პროექტებში კიდევ უფრო მეტი ქართველი მეცნიერი ჩაერთვება. ”ცერნსა” და საქართველოს მთავრობას შორის ხელშეკრულება უკვე გაფორმდა. ,,ცერნის” სამეცნიერო ექსპერიმენტებსა და საერთაშორისო კვლევებში ჩართვა ქართველ მეცნიერებს მსოფლო დონის თანამედროვე შესაძლებლობების გამოყენების საშუელებასმისცემს, რაც საბუნებისმეტყველო მეცნიერების განვითარებისთვის უმნიშვნელოვანესია.

ქართველი მეცნიერების ცერნში მუშაობის საწევროს, ყოველწლიურად 40 000 შვეიცარიულ ფრანკამდე, სახელმწიფო ბიუჯეტიდან შოთა რუსთაველის ეროვნული სამეცნიერო ფონდი იხდის, ქართველების ჯგუფს ცერნში ოფიციალურად ”თბილისი” ქვია. ექსპერიმენტები მიწის ქვეშ განლაგებულ ატომურ ამაჩქარებელში ტარდება, სადაც მაღალი ენერგიის პროტონების ხელოვნურად შეჯახების საშუალებით ე.წ. დიდი აფეთქებისა და დედამიწის ფორმირების იმიტაცია კეთდება.

2012 წლის დასაწყისში საქართველოში ოფიციალური ვიზიტით ”ცერნის” პრეზიდენტი რალფ ჰოიერი ჩამოვა და საქართველოს განათლების სისტემისთვის კიდევ უფრო მნიშვნელოვან შეთანხმებას მოეწერება ხელი. ქართველი მეცნიერების ხელშეწყობის მიზნით, უკვე მიღწეულია შეთანხმება გაცვლით სამეცნიერო პროგრამებზე - ”ცერნიდან” საქართველოში ჩამოვლენ მეცნიერები და ყველა დაინტერესებული პირისთვის ღია ლექციებს ჩაატარებენ . გამოცდილების ამაღლების მიზნით, ”ცერნში” ქართველ მეცნიერთა ჯგუფებიც ჩავლენ და სხვადასხვა პროექტებში მიიღებენ მონაწილეობას.

ჩვენზე დიდ და მდიდარ ქვეყნებსაც კი თითქმის იგივე რაოდენობის მეცნიერების ჰყავს ”ცერნში” რამდენიც საქართველოს. ევროპის ბირთვული კვლევების ცენტრში ამჟამად 33 ქართველი მეცნიერი მოღვაწეობს. უკრაინა, ჩვენზე 10-ჯერ დიდი ქვეყანაა, მაგრამ მათგან იქ მხოლოდ 37 მეცნიერი მუშაობს. ძალიან მნიშვნელოვანია, რომ ”ცერნში” IT უზრუნველყოფის პროცესში სწორედ ქართველი ინჟინრები არიან ძალიან აქტიურად ჩართულნი.

რესურსები გამოყენებულია: გაზეთი: ”24 საათი”–დან, გაზეთი: ”რეზონანსი”–დან.