ქართველი მეცნიერები ცერნში

„თამაშით გართულ ბავშვებს ხშირად აინტერესებთ, რა ხდება თავად სათამაშოს შიგნით… ასე ვართ დიდებიც – გვაინტერესებს, რა ხდება ამა თუ იმ საგნის ან მოვლენის შიგნით. ბავშვებივით ჩვენც ხშირად არ გვყოფნის ძალა, დავამტვრიოთ სათამაშო და შიგნით შევიჭვრიტოთ. ესაა ცერნი. აქ მეცნიერები დღე-ღამის განმავლობაში წლობით ელიან შედეგს – უნდათ დაინახონ და მერე სამყაროს გააგებინონ – რა ხდება „სათამაშოს“ შიგნით…“

ასე თამარ ზაქარეიშვილმა აღგვიწერა ცერნი. თამარი მსოფლიოს უდიდესი, მაღალი ენერგიების ფიზიკის ლაბორატორიის საზაფხულო სკოლაში სწავლობდა. ახლაც თანამშრომლობს ცერნთან და სხვადასხვა კვლევაში მონაწილეობს.

ცერნი – ბირთვული კვლევების ევროპული ორგანიზაცია მსოფლიოში უდიდესი, მაღალი ენერგიების ფიზიკის ლაბორატორიაა. იგი 1954 წელს დაარსდა, მეორე მსოფლიო ომის შემდეგ. ლაბორატორიის შენობის ნაწილი შვეიცარიაშია, ნაწილი – საფრანგეთში. ცერნს 22 წევრი ქვეყანა ჰყავს, რომლებიც ლაბორატორიას აფინანსებენ. ამ ქვეყნების ფიზიკოსები ცერნის პირდაპირ თანამშრომლებად მიიჩნევიან. საქართველო ცერნის წევრი ქვეყანა არ არის, თუმცა სხვადასხვა ქვეყნის სახელით ცერნში ყოველწლიურად ათეულობით ქართველი მეცნიერი მუშაობს.

ცერნი

როგორ ხვდებიან მეცნიერები ცერნში

ცერნში დაახლოებით 3500 მეცნიერი მუშაობს, როგორც პირდაპირი თანამშრომელი. ამას ემატება ათასობით მეცნიერი მსოფლიოს სხვადასხვა უნივერსიტეტიდან, ასევე მოწვეული სპეციალისტები.

ფიზიკოსები, თეორეტიკოსები, პრაქტიკოსები – ისინი, ვინც „ახალი ფიზიკის“ აღმოჩენით არიან დაინტერესებულნი, დაკვირვებას დიდი ადრონული კოლაიდერით ახდენენ. ეს სპეციალური, კომპლექსური მოწყობილობაა მიწისქვეშა გვირაბში. დეტექტორები კოლაიდერზეა დამონტაჟებული და მეცნიერები მათი საშუალებით აკვირდებიან ფიზიკურ პროცესებს. ცერნში სხვადასხვა ექსპერიმენტი ტარდება. ზოგიერთი მათგანი ათეული წლის განმავლობაში გრძელდება.

„მე ვარ უშუალოდ CMS ექსპერიმენტში. თვითონ დეტექტორი შეიძლება შევადაროთ ფოტოკამერას, რომელიც წამში 40 მილიონჯერ იღებს ფოტოს. ექსპერიმენტის შიგნით ყველა ნაწილაკის დაჯახების დეტექტირებას ვახდენთ, ანუ ვაფიქსირებთ. CMS ექსპერიმენტი რამდენიმე ათასი სხვადასხვა დეტექტორისგან შედგება და ყველაფერი მუშაობს სინქრონულად. რა თქმა უნდა, საბოლოოდ ყველაფერი ელექტრონულად იმართება… მოწყენილები არ ვართ, საკმაოდ საინტერესოა. საინტერესო რომ არ იყოს, ამდენ ხანს აქ ვერ გავჩერდებოდი. 1996 წლიდან ვთანამშრომლობ ცერნთან, 2005 წლიდან – მუდმივად აქ ვარ,“ – გვიყვება ალექსი მესტვირიშვილი. იგი ამჟამად ამერიკის შეერთებულ შტატებში აიოვას უნივერსიტეტის მეცნიერია. ფიზიკურად მისი სამუშაო ადგილი ცერნია. ხელფასს ცერნის ქართველ თანამშრომელს ამერიკული უნივერსიტეტი უხდის.

ცერნის პირდაპირ თანამშრომლებს ცერნი კონკურსის საფუძველზე არჩევს 22 წევრი ქვეყნის მეცნიერებს შორის. პირდაპირი თანამშრომლები, სხვადასხვა ქვეყნის უნივერსიტეტის მეცნიერები თუ მოწვეული სპეციალისტები სხვადასხვა ლაბორატორიაში ერთად მუშაობენ. ყოველწლიურად ცერნში დაახლოებით 40-50 ქართველი მეცნიერი მუშაობს. მათ ცერნის პირდაპირი თანამშრომლის სტატუსის მიღების უფლება არ აქვთ. ქართველი მეცნიერები სხვადასხვა ქვეყნის უნივერსიტეტებს წარმოადგენენ ცერნში, ან მიწვეული სპეციალისტები არიან.

ალექსი მესტვირიშვილი

რა უპირატესობა აქვს ქვეყნისთვის ცერნის წევრობას? – ალექსი მესტვირიშვილი განმარტავს, რომ ცერნის მიერ შემუშავებული სამეცნიერო ტექნოლოგიების დანერგვით, პირველ რიგში, ის 22 ქვეყანა სარგებლობს, რომლებიც ცერნის პირდაპირი წევრები არიან. წევრი ქვეყნებიდან გერმანია ცერნის ყველაზე მსხვილი დამფინანსებელია. ცერნის წლიური ბიუჯეტი მილიარდ აშშ დოლარს აჭარბებს.

„ფინანსური ნაწილი გაეროს კოეფიციენტებით დგინდება, ანუ გააჩნია ქვეყნის შემოსავლებს. გარდა ამისა, ცერნს სჭირდება ძალიან ბევრი, ძვირადღირებული აპარატურა. მაგალითად, საჭიროა მაგნიტი, რომლის დამზადება შესაძლებელია საქართველოში და აშშ-შიც. ცერნი იმ ქვეყანას ანიჭებს უპირატესობას, რომელიც მისი წევრია. შესაბამისად, ცერნის წევრობას ეკონომიკური სარგებლის მოტანაც შეუძლია ქვეყნისთვის. როგორც ვიცი, საქართველოს მთავრობას საკმაოდ კარგი კონტაქტები აქვს ცერნის ხელმძღვანელობასთან. საუბარია ცერნის ასოცირებულ წევრობაზე“, – ამბობს ალექსი მესტვირიშვილი.

ცერნის უდიდესი ლაბორატორიის ნაწილის დათვალიერება ნებისმიერ დაინტერესებულ პირს შეუძლია.

ცერნში დაბადებული მსოფლიო მიღწევები

2012 წელს ცერნში ელემენტარული ნაწილაკი – „ჰიქსის ბოზონი“ აღმოაჩინეს. მანამდე, 60 წლით ადრე, ბრიტანელ მეცნიერს, პიტერ ჰიქსის ჰქონდა ნავარაუდევი მისი არსებობა. „ჰიქსის ბოზონის“ აღმოჩენა ცერნში მოხერხდა კოლაიდერის მეშვეობით, რომელიც 2010 წელს აამუშავეს. შედეგად დადგინდა, როგორ შეიძინეს ელემენტარულმა ნაწილაკებმა მასა. ექსპერიმენტის ერთ-ერთი მონაწილე ლექსო მესტვირიშვილი იყო:

„ეს არის ერთ-ერთი ნაწილაკი, რომელიც პასუხისმგებელია ელემენტარული ნაწილაკების მასაზე. პიტერ ჰიქსი ედინბურგის უნივერსიტეტის პროფესორი იყო, ახლაც ცოცხალია. მან შექმნა გარკვეული თეორიული მექანიზმი, თუ როგორ შეიძინეს ჩვენ გარშემო ელემენტარულმა ნაწილაკებმა მასა. ეს ხსნის, თუ რატომ გვაქვს ჩვენ მასა, ასევე გარშემო ყველა ნივთიერებას. პიტერ ჰიქსმა იწინასწარმეტყველა, რომ თუ ეს მექანიზმი სწორია და ნამდვილად ასე ხდება ბუნებაში, უნდა არსებობდეს განსხვავებული ნაწილაკი, რომელიც არის „ბოზონი“. იმისთვის, რომ დამტკიცებულიყო მისი თეორია, საჭირო იყო ექსპერიმენტი. აღმოჩნდა, რომ ჰიქსი არ ცდებოდა“.

მეცნიერული მიღწევები, რასაც საფუძველი ცერნის ექსპერიმენტმა მისცა – ალექსი მესტვირიშვილი ასეთად ინტერნეტს გვისახელებს, „რომლითაც ახლა გესაუბრებით. ასევე შემიძლია დაგისახელოთ, მაგალითად, პოზიტრონლი ემისიის ტომოგრაფია, რომელიც მედიცინაში აქტიურად გამოიყენება; სწრაფი მიკროსკოპების და კომპიუტერების განვითარებასაც ჩვენმა მეცნიერებამ შეუწყო ხელი.“

„მთავარი მიზანია, აღმოაჩინონ საწყისი ნაწილაკი“

„სინათლის სიჩქარემდე ჩქარდებიან ნაწილაკები მიწისქვეშა მილში. მინდოდა იქ ჩასვლაც, მილთან, მაგრამ რადიაციული გამოსხივებაა და არ შეიძლება. წლის ბოლოს ჩადიან მხოლოდ, როცა პროტონებს მილში აღარ უშვებენ და მოწყობილობის ტექნიკური შემოწმება ხდება, იმ დროს იქ არ ვიყავი,“ – გვიყვება ცერნის საზაფხულო სკოლის კურსდამთავრებული და თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის დოქტორანტი – თამარ ზაქარეიშვილი.

თამარ ზაქარეიშვილი

„…მილში ხუთსართულიანი შენობის სიმაღლე დეტექტორია დამონტაჟებული. ის აფიქსირებს ნაწილაკების შეჯახებას. მონაცემები ელექტრონულად მოდის. მეცნიერები ნახულობენ, რა ნაწილაკებად იშლებიან მსხვილი ნაწილაკები. ყველაზე რთულია უკვე დაშლილ ნაწილაკზე უკან გაყოლა და იმის გარკვევა, რას მოგვცემდა იგი: ნიონს, ელექტრონს, რისგან არის მოსული ეს ნაწილაკი?… მთავარი მიზანია აღმოაჩინონ საწყისი ნაწილაკი.

არსებობს სტანდარტული მოდელი, რომელიც გვეუბნება, თუ რომელი ნაწილაკებისგან შედგება სამყარო. მათემატიკური სიზუსტით არის შედგენილი, მაგრამ სადღაც, რაღაც-რაღაცებში ყველაფერი ზუსტად არ იციან. არსებობს თეორია, რომ თითოეულ ნაწილაკს თავისი „სუპერ პარტნიორი“ ჰყავს, მაგრამ ერთი დეტალით განსხვავდება. ამ ნაწილაკს ეძებენ. რაღაც კიდევ დამატებითი ნაწილაკი უნდა არსებობდეს, რასაც ვერ ხსნის თეორია.

ექსპერიმენტი თითქმის არასდროს სრულდება. დაასრულებენ ერთს და შემდეგ ნაბიჯზე გადავლენ. ხდება ისეც, რომ შესაძლოა, იმდენად მაგარი იყოს აღმოჩენა, სისულელედ ჩათვალონ, ვერ გაუგონ და 50 წლის ან სულაც საუკუნის შემდეგ გაიაზრონ მეცნიერებმა, გენიალური რომ იყო ის აღმოჩენა. იმ ადამიანებს, ვისთანაც ვმუშაობდი, სახელი კი არა, მართლა პროცესი აინტერესებთ. პროცესი, რომელიც არ სრულდება. პროცესი, რომელმაც შესაძლოა შედეგი არ მოგცეს, წლები დაგაკარგვინოს, იმედები გაგიცრუოს, მაგრამ მაინც არ ნებდები…“

სად გაქრა ანტიმატერია?

„ერთხელ ანტიმატერიის დაწესებულებაში წაგვიყვანეს“, – იხსენებს თამარ ზაქარეიშვილი ცერნის საზაფხულო სკოლის დღეებს, – „ცნობილია, რომ რასაც ვხედავთ, არის ნაწილაკები და მასში არ არიან ანტინაწილაკები. თეორიის მიხედვით კი, დიდი აფეთქების დროს თანაბრად უნდა წარმოქმნილიყო ნაწილაკი და ანტინაწილაკიც, მაგრამ ანტიმატერია სადღაც გაქრა. ზოგიერთი მეცნიერი ამბობდა, რომ მოხდა რაღაც გაჟონვასავით. არის ვერსია, რომ ჩვენ ანტიმატერიას ვერ ვხედავთ. ანტიმატერია როცა ხვდება მატერიას, ხდება დიდი ოდენობით ენერგიის გამოთავისუფლება, პროტონი და ანტიპროტონი ერთმანეთს ხვდებიან და აფეთქებას ვიღებთ. ასე რომ ყოფილიყო, აფეთქებას განიცდიდა ყველაფერი და ჩვენ ვერ ვიარსებებდით საერთოდ. დიდი კითხვის ნიშანი არსებობს მეცნიერებაში – სად გაქრა ანტიმატერია? ამ კითხვაზე პასუხის გასაცემად მუშაობდნენ იმ ექსპერიმენტის ფარგლებში“.

ცერნში ფიზიკოსებს შორის გენდერული ბალანსი თითქმის დაცულია, თუმცა იშვიათობაა ფიზიკოსი ქალი საქართველოდან. სტერეოტიპებს ასახელებს ამ მოცემულობის მთავარ მიზეზად თამარ ზაქარეიშვილი:

„უმრავლესობას აქვს განცდა, რომ ფიზიკა მხოლოდ ფორმულებია და ეს ყველაფერი ძალიან რთულია. სკოლას როცა ვამთავრებდი, ჩემთვისაც უთქვამთ, არ გინდა ფიზიკა, ოჯახისთვის დრო აღარ დაგრჩებაო. შრომა ყველაფერს სჭირდება. რეალურად ფიზიკა გამორკვევაა, კითხვების დასმა და მისტერია. გოგონებმა საქართველოში ჯერ კიდევ არ იციან, რომ ფიზიკა ფანტასტიკური მისტერიაა, თორემ გახდებოდნენ ფიზიკოსები,“ – ამბობს თამარ ზაქარეიშვილი.

როგორ უნდა გადაიქცეს გემი მოტოციკლეტად?

ყველაზე მძიმე ელემენტარულ ნაწილაკებთან არჩილ დურგლიშვილი მუშაობს – კიდევ ერთი ფიზიკოსი საქართველოდან. ის პირველად 2012 წელს ჩასულა ცერნში, როგორც თბილისის სახელმწიფო უნივერსიტეტის სტუდენტი. ამბობს, რომ პრობლემაა ქართველი სტუდენტების ცერნში მოხვედრა, რადგან საქართველოს უნივერსიტეტებს ამაში ფულის გადახდა არ სურთ. სამაგიეროდ, ცერნი დაინტერესდა არჩილით და დღეს იგი ევროპის უდიდეს ლაბორატორიაში მიწვეული სპეციალისტის სტატუსით მუშაობს.

„ჩემი თვალთახედვით, უნივერსიტეტი ცერნით დიდად დაინტერესებული არ არის. აქ არსებობისთვის სტუდენტს თვეში მინიმუმ 3 ათასი შვეიცარული ფრანკი მაინც სჭირდება. თავდაპირველად მხოლოდ სამი თვით ჩამოვედი. ცერნს აქვს გრანტები, რომლის მოპოვება შესაძლებელია, მაგრამ მე ხელშეკრულებით ამიყვანეს. მას შემდეგ წელიწადში რამდენიმე თვე აქეთ ვარ.

პირველად როცა აქ ჩამოვედი, ყველაზე მეტად მომხიბლა ახალგაზრდების მიმართ ცერნის თანამშრომლების დამოკიდებულებამ. ქართველი ლექტორებისგან განსხვავებით, ეჭვის თვალით კი არ გიყურებენ, თითქოს არაფერი მნიშვნელოვანი საქმის გაკეთება არ შეგიძლია, პირიქით, დამოკიდებულება აქვთ, როგორც სრულფასოვან მეცნიერთან, მაქსიმალურად ცდილობენ საპასუხისმგებლო საქმე ჩაგაბარონ და მოტივაცია გაზარდონ,“ – გვიყვება არჩილ დურგლიშვილი.

მარცხნიდან პირველი – არჩილ დურგლიშვილი

ქართველ მეცნიერს ლაბორატორიის სამუშაო პროცესის აღწერა ვთხოვეთ. საუბარს ფორმულებით იწყებს, სქემებით, ენერგიების ზუსტი აღწერით… ვთხოვ, მარტივად აგვიხსნას, რის აღმოჩენას ცდილობს.

„მე ვარ ექსპერიმენტატორი და ვეძებ ტოპ კვარკის, ანუ ყველაზე მძიმე ელემენტარული ნაწილაკის იშვიათ დაშლას. თუ ეს აღმოვაჩინეთ, მერე უკვე თეორეტიკოსებმა უნდა შეადგინონ სქემა, რომელ თეორიულ მოდელს უფრო შეესაბამება ექსპერიმენტის შედეგი. მე ვაკვირდები პროტონების დაშლის პროდუქტებს. როცა პროტონები ერთმანეთს ეჯახებიან, ზოგი ცნობილი პროცესი ვითარდება, ზოგიც – უცნობი. ახლად დაბადებული ნაწილაკები დეტექტორში ტოვებენ კვალს.

მუდმივად ერთი და იგივე არ არის ეს პროცესი – სხვადასხვა ნაწილაკი სხვადასხვა კვალს ტოვებს, ამით შეგვიძლია გავარჩიოთ რა ნაწილაკმა გაიარა დეტექტორში. არსებობს სტანდარტული მოდელი ფიზიკაში, რომლის მიხედვითაც გვაქვს 6 კვარკი და შესაბამისი ანტიკვარკები. ამ მოდელის მიხედვით, თითქმის 100 პროცენტის ალბათობით, ტოპ კვარკის დაშლის შედეგად წარმოიქმნება b კვარკი და W ბოზონი…

ნათლად რომ წარმოვიდგინოთ, მაგალითად, ტოპ კვარკი, რადგანაც ის ყველაზე მძიმეა, შევადაროთ გემს, b კვარკი – ავტომაქანას, ხოლო მსუბუქი კვარკი (u,c) – მოტოციკლეტს. სტანდარტული მოდელის მიხედვით, თითქმის ყოველთვის გემი გადაიქცევა ავტომანქანად, თუმცა, ძალიან მცირე ალბათობით, შესაძლოა გემი მოტოციკლეტადაც გადაიქცეს, რაც იმას ნიშნავს, რომ უზარმაზარი რაოდენობის გემებს შორის შესაძლოა მხოლოდ ერთი მათგანი გადაიქცეს მოტოციკლეტად და ამის ექსპერიმენტზე დანახვა, დადასტურება შეუძლებელია.

თეორიულად, სტანდარტული მოდელის მიხედვით, გემის მოტოციკლეტად გადაქცევა, ანუ ტოპ კვარკის მსუბუქ კვარკად გადაქცევა, წესით, ვერ უნდა დავინახოთ, ან ვერ დავაფიქსიროთ ექსპერიმენტზე, მაგრამ ჩვენ ვცდილობთ, რომ დავინახოთ, თან მხოლოდ ერთხელ არა. შესაძლოა, დეტექტორიც ცდებოდეს, მაგრამ დეტექტორი ხომ არ შეიძლება 100-ჯერ შეცდეს? ამიტომ რაც შეიძლება ბევრ გემს, ანუ ტოპ კვარკს უნდა დავაკვირდეთ, რომ დავაფიქსიროთ, ასე ვთქვათ, როგორ გადაიქცევა გემი მოტოციკლეტად.

ეს თუ დავაფიქსირეთ და დავამტკიცეთ, გამოდის, რომ გავედით ახალ ფიზიკაზე, ანუ სტანდარტულ მოდელს მიღმა ფიზიკაზე. დიდ ადრონულ კოლაიდერზე პროტონების პირველი ნაკადი 2009 წელს გაეშვა და მას შემდეგ მიმდინარეობს დაგროვილ ექსპერიმენტულ მონაცემებში აღნიშნული პროცესის ძიება. რაც უფრო გაიზრდება ექსპერიმენტული მონაცემების, პროტონების დაჯახებების რაოდენობა, მით უფრო გაიზრდება შანსი ამ პროცესის პოვნისა, დაკვირვებისა. იმედი მაქვს, ერთხელაც ვიპოვით ასეთ იშვიათ და საინტერესო პროცესს.“

თუ ექსპერიმენტი კონკრეტული შედეგით ვერ დასრულდება? – არჩილ დურგლიშვილი რამდენიმე წამით ჩერდება და მპასუხობს:

„შესაძლოა, რომ ვერ გამოჩნდეს, რის დანახვაც გვინდა. ეს იქნება კიდევ ერთხელ იმის დამტკიცება, რომ სტანდარტულმა მოდელმა გაიმარჯვა… მთელი მუღამი ამ ექსპერიმენტის ის არის, რომ არ იცი, რას ელოდები… მაშინ სხვა მიმართულებით განვაგრძობ ალბათ კვლევას, სამყარო ხომ მისტერიებითაა სავსე“.

ცერნი. ფოტო: ევროპული პრესფოტო სააგენტო. EPA/VALENTIN FLAURAUD

გამოქვეყნდა ჟურნალ „ბათუმელებში“ 

რუბრიკის მხარდამჭერია სამშენებლო კომპანია „ანაგი“.

რუბრიკაში გამოქვეყნებული მასალების თემა და შინაარსი არ თანხმდება მხარდამჭერ ორგანიზაციასთან.