Slovenski prispevek 
v kolaboraciji Omicron daleč največji

Znanstvena fantastika ni v primerjavi s fiziko osnovnih delcev nič, je pred začetkom pogovora dejal naš sogovornik. To so fascinantne stvari, je pa ogromno problemov, ogromno stvari, ki jih ne razumemo.

Zoisovo nagrado za življenjsko delo v fiziki je letos dobil prof. dr. Gabrijel Kernel, zaslužni profesor ljubljanske univerze, akademik in pomemben znanstvenik Inštituta Jožefa Stefana.

V Sloveniji je utemeljil eksperimentalno fiziko osnovnih delcev in s svojim celovitim znanstvenim delom prispeval k napredku stroke in ugledu naše države v svetu. V 70. letih prejšnjega stoletja, ko domača oprema v jedrski fiziki ni več zadoščala in se je v svetu zelo razvila fizika osnovnih delcev, je dr. Kernel ustanovil skupino mladih slovenskih fizikov in se z njimi pridružil raziskavam s spektrometrom Omicron v slovitem Cernu, evropskem laboratoriju za fiziko delcev v Ženevi. Skupina se je pri svojem delu res izkazala. Dr. Kernela so izbrali za nosilca eksperimenta, ki je v strokovni javnosti doživel velik odmev. V 80. letih je slovensko skupino vključil v eksperiment Argus, ki se je posebej proslavil z odkritjem mešanja mezonov B. V 90. letih je sodeloval pri eksperimentu Delphi, ki je bistveno prispeval k poznavanju parametrov standardnega modela osnovnih delcev. Z delom pri teh projektih je pod njegovim mentorstvom doktoriralo 13 njegovih sodelavcev. O znanstvenem delu akademika Kernela priča tudi 300 člankov z okoli 6000 citati. Skupina, ki jo je ustanovil, danes šteje približno 30 članov. Mnogi med njimi so ugledni znanstveniki in univerzitetni profesorji, ki pri velikih mednarodnih projektih, kot so Atlas v Ženevi, Belle na Japonskem ali Pierre Auger v Argentini, samostojno vodijo raziskovalne skupine. Slovenija se je po nagrajenčevi zaslugi uvrstila v krog držav, pomembnih v fiziki delcev.

Mednarodni 
eksperimentalni projekt

Zanimivo je, kako taki veliki eksperimentalni projekti sploh potekajo. Priprave se začnejo in končajo v matični organizaciji, v našem primeru je bila to ljubljanska univerza. »To je pripravljalna doba, ki pri velikih eksperimentih traja približno deset let,« je posebej za Delo pojasnil akademik Kernel. Šele potem se začnejo meritve, seveda tam, kjer premorejo velike in drage pospeševalnike. Za detektorje poskrbi kolaboracija sama in jih v teh več kot desetih letih zasnuje, zgradi in usposobi za meritve. »Sodelujete tako, da ste tam pri komandnem pultu. To je videti enako kot dežuranje kjerkoli drugje.« Sodelujočih znanstvenikov iz mnogih držav je čez tisoč. Kljub zahtevnosti te naloge pedagoško delo na univerzi ne sme preveč trpeti. »Včasih se morate dogovoriti z asistentom, da ima on takrat vaje, pa vi naslednjič predavanja, ali kakorkoli že. Vse vaše obveznosti večinoma potekajo kot vedno, le včasih si vzamete kakšno 'sobotno leto'.«

Mednarodnemu eksperimentalnemu projektu te vrste rečejo kolaboracija. »V moji mladosti so bile majhne. Ko sem v 70. letih začel v Ženevi, nas je bilo okoli dvajset, tisto kolaboracijo sem nekaj časa tudi vodil. Potem, v Hamburgu, nas je bilo že več kot sto, pri tej, ki zdaj poteka v Ženevi, pa sodeluje čez tisoč ljudi iz več sto inštitucij iz okoli petdeset držav!« Njeni slovenski skupini, ki dobrih 15 let sodeluje pri gradnji, meritvah (in pripravah za nadgradnje v naslednjih desetih letih), načeluje nagrajenčev bivši študent in sedanji vodja Odseka IJS za eksperimentalno fiziko osnovnih delcev, prof. Marko Mikuž.

In ko v takih okoliščinah pride do pomembnega odkritja, je vprašanje, kdo bo zaslužen. Nekoga bodo že izbrali, v resnici pa bo to zasluga vseh. »Individualizem, kot smo ga ponekod v znanosti imeli doslej, nikoli ni bil čisto pravičen, vedno je bil za tistimi, ki so dobili priznanja, še cel kup drugih, a zdaj je to še veliko huje. Ljudje, ki tam sodelujejo, zagotovo niso neumni, toda mnogi med njimi nikoli ne bodo dobili nobenega priznanja.« To tudi ni mogoče. Za isto odkritje ne more dobiti priznanja tisoč ljudi, saj bi s tem izgubilo vsako vrednost in veljavo.

»Meritve v Cernu, ki sem jih vodil, so potekale zelo dobro, na začetku pa me je skrbelo za vse te mlade ljudi, ki takrat še niso imeli doktoratov. Treba je namreč vedeti, da so tovrstne raziskave hoteli že ustaviti, a sem Cernovemu znanstvenemu svetu hitro poslal predlog za nadaljevanje in – sprejeli so ga. Imel sem pač srečo. V nasprotnem primeru bi imel probleme tudi jaz, ker bi moral za svoje ljudi iskati kaj drugega. Tudi sicer nam je šlo dobro. Nazadnje se je namreč izkazalo, da je bil naš prispevek v kolaboraciji Omicron daleč največji in najuspešnejši.«

Akademik Kernel je med pogovorom večkrat poudaril, da je imel s temi mladimi znanstveniki srečo, ker da so bili vsi izjemni ljudje. »In še vedno so, saj počnejo hudiča in pol!« Eden od treh je zdaj vodja japonskega raziskovalnega projekta, enega največjih v fiziki sploh, in to že drugi mandat, čeprav ne živi tam, ampak predava v Ljubljani. To je Peter Križan, njegov mlajši sodelavec pa tam vodi fizikalni program. Mnogi drugi skrbijo, denimo, za inštrumente. In tudi tisti, ki delajo v Ženevi, imajo pomembne položaje. In veliko delajo. »Tam ni tako, da če si vodja, potem pa nič ne delaš.«

S to fiziko se nekoč v Jugoslaviji ni nihče ukvarjal. Izjema so bili le tisti, ki so raziskovalno pot nadaljevali kot posamezniki na tujem. »Šele takrat, ko smo šli v Ženevo, se je tovrstna fizika začela tudi pri nas.«

Take stvari človeka spravijo v dobro voljo. »Ne gre toliko zame, a se mi dobro zdi.«

Kršitev standardnega modela

Ko je prišel v Oxford, je bil nekaj časa bolj ali manj prepuščen samemu sebi, tako da se je sprva počutil kar malo čudno. Prvo leto je imel zelo skromno štipendijo, za naslednje pa so ga prosili, naj še ostane, ker je vodja skupinice, v kateri je delal, malo pred tem odšel. Tako da drugo leto ni bilo težav. Pozneje, v Ženevi, so ga vzeli za 15 mesecev, in če ne bi imel obveznosti v Ljubljani, bi lahko še ostal. Stroj v Cernu je bil impozanten, čeprav ni bil njihov največji. Že takrat jih je bilo več, »tisti obroč« LHC (Large Hadron Collider), veliki hadronski trkalnik, premera 27 kilometrov na globini do 175 metrov, pa so začeli graditi šele pozneje.

Specialist za fiziko osnovnih delcev mora biti iz pravega testa, zanimivih težav na tem področju ne manjka. Nekatere delce, denimo nevtrone in protone, povezuje močna jedrska sila. Močna prevladuje nad šibko in elektromagnetno, nad gravitacijo pa sploh. »Gravitacijo kar zanemarimo, in to iz dveh razlogov: ker je njen vpliv nepomemben in ker je v vse interakcije,« še doda sogovornik v smehu, »ne znamo dobro vključiti.«

Mešanje mezonov B so izmerili prvič v okviru Argusa v Hamburgu, kjer je naš sogovornik sodeloval s slovensko skupino. Tista, ki zdaj v okviru eksperimentalnega projekta Belle s slovensko skupino pod vodstvom prof. Petra Križana dela v Cukubi na Japonskem, pa je ugotovila, da gre pri razpadih mezonov B za kršitev standardnega modela, ki sicer velja za doslej najboljši opis sveta osnovnih delcev.

Problemi so še posebej veliki pri močnih interakcijah med osnovnimi delci. Zanimivo pri tem pa je, da če so energije zelo velike, postane interakcija v nasprotju z laičnim pričakovanjem šibkejša. In v tem primeru se da marsikaj izračunati. Toda Kernelova skupina je imela opravka z nizkimi energijami, tik nad pragom za tvorbo novega piona, ko je mogoče priti le do nekaterih modelov, »ki nam za silo pojasnijo, kako to gre«.

Naš nagrajenec si je v svoji dolgi znanstveni karieri seveda pridobil veliko izkušenj. Za konec lahko v zelo strnjeni obliki navedemo nekatere. Denimo veseliti se moramo mladih sodelavcev, za katere slutimo, da bodo boljši od nas, dalje, če hočemo narediti kaj koristnega, naredimo to brez hrupa, če ni podpore za prvo zamisel, ni treba obupati, morda bo druga celo boljša. In nazadnje, kompleksne združene raziskave, v katerih sodeluje na tisoče raziskovalcev, niso nič dražje od tisoč majhnih raziskav z nekaj raziskovalci, soavtorstvo v objavah enih in drugih pa je enakovredno.