Prestižais zinātnes centrs Šveicē - Eiropas Kodolpētījumu organizācija, ko pazīst pēc abreviatūras CERN, ir kā maza valsts valstī. Te atklātas daudzas lietas, bez kurām nav iedomājama mūsdienu dzīve. Ženēvā, Francijas pierobežā zem kalniem top smalki kodolfizikas pētījumi, kuri virza pasaules tehnikas progresu un ekonomisko attīstību.
100 metru dziļumā izvietots viens no lielākajiem zinātniskajiem instrumentiem pasaulē - 27 kilometrus garais Lielais hadronu paātrinātājs. Šobrīd tam ir ziemas apkopes periods. Tas ir brīdis, kad paātrinātāju var apskatīt.
Iekļūt un izkļūt no pazemes var tikai caur drošības slūžām. Gluži kā filmās. Neviena nepiederoša persona cauri netiks.
"Nolasa personas datus, tad atslēdz kabīnes durvis. Tad noskenē acis. Sistēma analizē, vai tas ir tas pats cilvēks, kurš uzrādījis piekļuves kartīti. Sistēma arī pamāca. Saka - uzgaidiet. Ja kaut kas tai nepatiks, iekšā netiksiet. Reiz mani neatpazina. Es nesapratu kāpēc. Un man teica - tu esi satraukts. Kad sistēma tevi pārbauda, tu stāvi mierīgi, un tad atļauj doties. Mums ir svarīgi, lai te būtu liela drošība. Darbinieku drošība mums ir pats, pats svarīgākais," atklāj CERN projekta ARIES vadītājs Mauricio Vretenārs .
Meklē trūkstošos lego klucīšus
CERN starptautisko attiecību direktorāta padomnieks, profesors Kristofs Šāfers izrāda pazemē iekārtotu tā saukto CMS eksperimenta vietu. 27 kilometru vakuuma tunelī protonu kūļus paātrina gandrīz līdz gaismas ātrumam, lai tie ar lielu enerģiju sadurtos.
Zinātnieki šādos pētījumos grib atrast un noskaidrot, kā darbojas Visums, kā tas radās, kādas daļiņas un kādi spēki pastāv starp daļiņām.
"Ja mums ir atbildes uz šiem jautājumiem, mēs izprotam Visuma dabu. Šīs fundamentālās daļiņas ir kā lego rotaļlieta - mazi ķieģelīši, no kuriem varat salikt jebko. Kuģi, māju, laivu, jebko. Mēs gribam noskaidrot visas elementārdaļiņas. Tās ir ļoti sīkas. Kad kaut ko veidoju no lego, izrādās, ka daži, īpaši ķieģelīši ir pazuduši. Tu skaties - varētu būt gatavs, bet ķieģelītis pazudis!" saka Šāfers.
"Ir ļoti daudz daļiņu, bet ne visas vēl ir atrastas. Mēs meklējam šīs iztrūkstošās daļiņas. Un tas ir galvenais nolūks. Pirms dažiem gadiem, 2012. gadā mēs atradām vienu no pēdējām iztrūkstošajām daļiņām - Higsa bozonu," saka Šāfers.
"Mēs radām apstākļus, kādi bija uzreiz pēc Lielā sprādziena. Daļiņas saduras ļoti sīkā punktā un īsā laika sprīdī, un rodas milzīgs enerģijas daudzums. Enerģija rada jaunas daļiņas. Tās zūd, jo ir smagākas. Daļiņas, kas rodas, nekur neeksistē Visumā, jo tās izzuda pirms miljoniem gadu. Bet paātrinātājā mēs varam atkal tās radīt uz ļoti īsu brīdi, lai izanalizētu," skaidro profesors.
Paātrinātāju apkopj ar ķirurga precizitāti
Visu 27 kilometru garumā ap paātrinātāju līkņā simtiem inženieru un speciālistu, pārbaudot un uzlabojot. Strādā uzmanīgi, ar ķirurga precizitāti, jo darīšana ir ārkārtīgi dārgu aparatūru. Hadrona paātrinātāja būvniecība savulaik izmaksāja vairākus miljardus eiro. Detektora serde, kuru šobrīd rosās inženieri, maksā 60 miljonus.
"Šobrīd ir atvērts detektors, un tiek izņemts vēl viens papilddetektors. Tas ir pikseļu detektors. Jūs to pazīstat, jums tāds ir [..] - tā ir pikseļu kamera jūsu viedtālrunī. Jūsu pikseļu kamera ir ļoti maza. Bet tā virsma ir simt kvadrātmetru liela. Milzīga. Inženieri šobrīd pārbauda detektoru. Pēc pāris nedēļām to iestums atpakaļ, un CMS aizvērs ciet un iedarbinās," stāsta Šāfers.
Detektors darbojas līdzīgi kā liela, superātra fotokamera, kas uzņem kaut ko līdzīgu 3D attēliem. Katru sekundi detektors fiksē ap 40 miljoniem daļiņu sadursmju.
Datu apjoms, ko pētnieki iegūst, ir milzīgs. Tos reģistrē, apstrādā un glabā vieni no pasaulē jaudīgākajiem superdatoriem. Te ir 11 000 serveru un arhīvos pieejami 200 petabaiti datu, ko varēs izmantot vēl nākamās fiziķu paaudzes.
Eiropas kodolpētījumu organizācijā strādā vairāk nekā 2500 zinātnieku un inženieru, kā arī 1800 citu algotu darbinieku, kas nodrošina organizācijas ikdienu. Katru gadu CERN apmeklē ap 13 000 zinātnieku no vairāk nekā 100 valstīm, lai smeltos pieredzi. Te vienlaikus nodarbojas gan ar fundamentālo zinātni, gan šī vieta kalpo kā milzīga pielietojamās zinātnes laboratorija, kur top jauni prototipi un jaunākās tehnoloģijas, ko izmanto dažādas tautsaimniecības nozares.
CERN izgudro internetu un skārienjūtīgo ekrānu tehnoloģiju
Te izgudroja internetu! Un tas notika 1989.gadā.
"Tā pati primārā ideja nāca no Amerikas Savienotajām Valstīm. Par to struktūru, ka aukstā kara laikā mēs nevaram visus svarīgos datus turēt vienā vietā, ka viņi ir jāsaliek dažādās kastītēs. Tās olas ir jāizkaisa maksimāli plaši. Tā ir viena ideja. Nu labi, to olu izkaisīšanu uztaisīja amerikāņi idejiski aizsardzības nolūkos. Bet protokolu kādā veidā šī komunikācija notiek starp serveriem, to WWW un pirmo adresi WWW.Cern.ch to izdomāja šeit," stāsta CERN līdzstrādnieks un RTU profesors Toms Torims.
"Un radās pavisam vienkārši. Zinātnieki savā starpā gribēja komunicēt. Viņiem vajadzēja datus pārraidīt no viena otram, tos datus, ko viņi ieguva eksperimentālos datus, un lai tas nebūtu jādara rakstiski vai ar perfokarti, vai magnētisko lentu, vai vēlāk ar disketi, tika radīts šis interneta protokols, lai varētu veikt šo datu apmaiņu. Protokolam būtu jāstrādā gan uz viena servera, gan otrā gan trešā, gan ceturtā. Un CERN tajā laikā pieņēma lēmumu nepatentēt šo izgudrojumu, bet vienkārši atdot viņu darbaļaužiem," stāsta Toms Torims.
"Ja droši vien būtu komerciāla interese tam visam apakšā, tad droši vien, ka arī šodienas "Facebook" būtu savādāks, un vispār tā datu aprite un informācijas daudzums un informācijas brīvība, kas mums ir internetā, droši vien būtu savādāka," uzskata Torims.
CER izgudroja arī tehnoloģiju, bez kuras vairs nav iedomājama mūsu ikdiena - skārienjūtīgu ekrānu.
"CERN kontroles centrā inženieri un zinātnieki bija pārāk slinki, lai klabinātu klaviatūras. Viņiem vajadzēja kaut ko, kur var uz ekrāna pieskarties, nu tad viņi radīja skārienjūtīgu ekrānu, un tā viņš tur mētājas kādu laiku, līdz brīdim kamēr biznesam radās iespējas un tehnoloģija šo izmantot plašāk," stāsta Torims.
"Un tādu atklājumu ir daudz... Un mēs strādājam pie tā, lai šos plauktus patukšotu šeit," viņš piebilst.
Nākotnes plāni paātrinātajam vēl vērienīgāki
Profesors Toms Torims un doktorants Artūrs Ivanovs šobrīd vienīgie pētnieki no Rīgas Tehniskās universitātes un Latvijas, kuri te strādā.
Toms ir CERN zinātniskais līdzstrādnieks. Viens no viņa pienākumiem ir meklēt iespējas kā CERN atklājumus un paātrinātāju tehnoloģijas pielietot plašāk, piemēram, ražošanā.
Viņš nodarbojas ar zinātnes diplomātiju. Paplašina sadarbību starp CERN un Latvijas augstskolām un gatavo Latvijas iestāšanos šajā organizācijā. Un vēl ir arī maizes darbs - pētījumi. RTU piedalās CERN projektā, kas paredz uzbūvēt vēl milzīgāku zinātnisko būvi. Lai fizikas zinātni virzītu uz priekšu, plānots būvēt 100 kilometru paātrinātāju.
"Šobrīd mēs tos 27 kilometrus vēl spējam apkalpot, ieejot tur iekšā, tur ir cilvēku klātbūtne - kaut ko sametināt, kaut ko saremontēt, ja nepieciešams. Vai arī, izmantojot vilcienu, kas piekārts pie griestiem uz sliedes, kas šajā 27 kilometru garajā tunelī brauc un dara to, ko mēs viņam liekam. Vai nu mēra, cik daudz ir skābekļa, vai mēra radiācijas līmeni, vai arī šajā tunelī ir iebūvējamas ugunsdzēsības iekārtas," stāsta Torims.
Ja nākotnē izbūvēs 100 kilometru tuneli, ja tam atradīs līdzekļus, tur cilvēka piekļuve kļūs vēl grūtāka. "Nu kurš tad tos simts kilometrus izskraidīs? Tad mums jārunā par robotizētam sistēmām, kuras varēs veikt gan diagnostiku, gan apkopes, gan remonta darbus," atzīst Torims.
Integrējam robotizētu sistēma - robota roka būtu spējīga ar lāzera uzkausēšanas palīdzību veikt tajā tunelī remonta darbus bez cilvēka klātbūtnes. Cilvēks tikai kontrolētu šīs sistēmas darbu. Tāda ir nākotnes vīzija, bet tur ir nopietns pētniecības darbs apakšā vajadzīgs.
"Mēs strādājām kuģu remonta jomā ar šo tehnoloģiju, un ja mēs šo lāzeru uzkausēšanu varam ielikt dzinējā iekšā kuģī, nu tad. kāpēc mēs viņu nevarētu izmantot daudz plašākā vietā, kas ir šī," saka Torims.
Robotikas grupā ir arī Artūrs Ivanovs. RTU viņš raksta doktora disertāciju un praktisko daļu izstrādā CERN centrā. Viņa darbs saistīts ar to, kā tunelī atrast cilvēku un noteikt viņa dzīves parametrus no attāluma.
"Pieņemsim, tunelī ir pilns ar dūmiem, bet ir vajadzīga tāda sistēma, kura caur visiem dūmiem un nelabvēlīgiem apstākļiem var ieraudzīt šo cilvēku, detektēt, ka viņš kaut kur šeit ir, vai arī, ka slēpjas aiz kāda objekta. Un vēlams noteikt viņa dzīvības parametrus. Kaut vai pašus vienkāršākos - vai ir elpošana, vai nav, sirds aktivitāti. Var daudz informācijas dabūt no parastajiem parametriem. Glābējiem tas ir ļoti svarīgi," par savu darbu stāsta Artūrs Ivanovs.
"Es strādāju ar vairākiem sensoriem, viens no sensoru veidiem, ir infrasarkano staru kamera. Mazliet lokalizējot vietu, kur mēs skatāmies, uz degunu, izmantojot deguna reģionu, var ļoti labi konstatēt ieelpu un izelpu, kas jau sniedz kaut kādu informāciju par cilvēka stāvokli," skaidro Ivanovs.
Prestižajā zinātnes centrā uzsver – dzīve un atklājumi šeit pierāda, ka, nodarbojoties tikai ar pielietojamo zinātni, inovatīvas idejas neradīsies un ekonomikas attīstība nenotiks. Kā tēlaini saka sastaptie profesori, inženieri var gadiem darboties ap sveci, taču LED spuldzi no tās tik un tā nespēs izveidot. Tāpēc jābūt šādiem kodolfizikas fundamentāliem pētījumiem, kuros dzimst idejas par diodēm, kas ļauj inženieriem radīt to spuldzi un gaismu.
