Bodo našli novo fiziko?

Eksperiment Belle v Tsukubi na Japonskem je imel zelo pomembno vlogo pri potrditvi teorije dobitnikov Nobelove nagrade za fiziko leta 2008, profesorjema Makotu Kobajašiju in Tošihidi Maskavi. Zato je velike pozornosti deležno tudi nadaljevanje raziskav v okviru novega projekta Belle II, katerega slovesna otvoritev je bila v Tsukubi na Japonskem.

Projekt pripravlja skoraj 400 raziskovalcev iz 15 držav, pri njem trenutno sodeluje 13 fizikov. Vodilno vlogo imajo raziskovalci z Instituta Jožef Stefan ter univerz v Mariboru in Ljubljani. Vodja mednarodne raziskovalne skupine je profesor Peter Križan, koordinator fizikalnega programa je profesor Boštjan Golob, koordinator enega od detektorskih sistemov je profesor Samo Korpar.

Pospeševalnik SuperKEKB, ki je projekt japonske vlade v vrednosti okoli 250 milijonov evrov, in detektor Belle II bosta predvidoma nared konec leta 2014. Pri pripravi spektrometra Belle II sodeluje 15 držav, med njimi Japonska, ZDA, Nemčija, Rusija, Avstralija, Avstrija, Češka, Poljska, Kitajska, Južna Koreja in Slovenija. Velik potencial za sodelovanje slovenske visokotehnološke industrije je pri iskanju tehnoloških rešitev, pripravi sestavnih delov eksperimentalne aparature in opremljanju pospeševalnika SuperKEKB.

Slovenci sodelujejo že od vsega začetka

Po Križanovih besedah slovenski znanstveniki sodelujejo že od vsega začetka, od leta 2008, torej od postavljanja koncepta projekta in določanja njegovih fizikalnih ciljev. V okviru raziskav pri projektu Belle in Belle II so se usposabljali že do sedaj in opravili vrsto doktoratov, z izgradnjo detektorja Belle II je mogoče pričakovati še več usposabljanj. Pojasnil je, da je SuperKEKB trkalnik elektronov in njihovih antidelcev, pozitronov. Elektrone in pozitrone pospešijo v vakuumskem obroču z obsegom tri kilometre in jih pustijo, da se na enem mestu v obroču trkajo drug ob drugega.

Takrat nastaja mnogo težjih, nestabilnih delcev, med drugimi tudi mezoni B, ki po približno tisočinki milijardinke sekunde razpadejo. Z detektorji proučujejo delce, ki nastanejo pri razpadu. "V okviru projekta raziskujemo njihove lastnosti, med drugim tudi razliko med delci in antidelci, ki je povezana z dejstvom, da v vesolju snov (delci) povsem prevladuje nad antisnovjo (antidelci), čeprav je bilo ob nastanku vesolja ene in druge v enakih količinah," je razložil.

Eksperiment Belle II, ki ga pripravljajo v japonskem pospeševalniškem centru KEK v Tsukubi, je torej namenjen poskusom v fiziki osnovnih delcev. V pospeševalniku SuperKEKB se bodo pospeševali in v središču eksperimentalne aparature trkali elektroni in pozitroni, pri čemer bodo nastali težki delci in njihovi antidelci. S primerjavo lastnosti enih in drugih bodo znanstveniki skušali odgovoriti na vprašanje, zakaj je nam znano vesolje sestavljeno iz snovi in ne antisnovi.

Bistvena izboljšana natančnost meritev bo namenjena iskanju pojavov tako imenovane nove fizike. S pojmom označujejo doslej še neodkrite delce in procese med njimi v naravi. Odkritje morebitnih novih procesov v fiziki osnovnih delcev bi imelo podoben vpliv na razvoj znanosti, kot jo je imel razvoj kvantne mehanike s svojim verjetnostnim principom v začetku prejšnjega stoletja.

Primer predstavljajo teorije, da živimo v več kot tridimenzionalnem svetu, česar se ne zavedamo, podobno kot mravlja na veji, ki se giblje zgolj v dveh in ne treh smereh. S kombinacijo eksperimentalnih pristopov na meji dosegljivih energij – LHC v Cernu – in na meji dosegljive natančnosti – Belle II v KEK-u – bo mogoče odkriti in tudi identificirati nove vrste delcev ter preveriti ustreznost teorij, ki bi v koreninah spremenili razumevanje osnovnih sil v naravi.

Za napredek pri medicinskem slikanju

Možni so tudi pomembni prispevki na področju prenosa znanja pri tako imenovanih grid tehnologijah v računalništvu. V Sloveniji namreč že deluje računalniška gruča SiGNET, ki je skupina okoli 600 procesorjev, skupaj z diski za shranjevanje podatkov, vključenih v širšo mrežo "grid" po celem svetu. Zaenkrat je predvsem namenjena zapletenim obdelavam podatkov zajetih z detektorjem Atas na velikem hadronskem trkalniku.

Drugi primer možnosti prenosa znanja pri fiziki osnovnih delcev je razvoj novih metod za varovanje zdravja, predvsem izboljšave pri slikanju v medicinski diagnostiki, pozitronska tomografija – PET, ki so postale mogoče zaradi uporabe izboljšanih detektorjev, razvitih za spektrometer Belle II. Nekatere detektorje, ki jih uporabljajo v projektu na Japonskem, so razvili v Sloveniji. Prav od njih si obetajo napredek pri medicinskem slikanju oziroma pri diagnostiki.