Astrofizicienii

O poveste despre trei astrofizicieni și o Luiză pierdută în spațiu, găuri negre și felul în care ne uităm la Univers.

Notă: Textul a câștigat unul dintre cele două premii Superscrierea Anului 2014, la Premiile Superscrieri.

Ca să fie clar de la început: găurile negre nu sunt nici găuri și nici negre. Ele sunt obiecte extrem de masive și de compacte, care concentrează o masă uriașă într-un volum foarte mic. De pildă, dacă luăm întregul nostru sistem solar și-l condensăm cu puterea minții la dimensiunile orașului Măgurele, putem obține în laboratorul nostru secret o gaură neagră. Găurile negre sunt de fapt stadiul final al unei stele care a colapsat. Sau, cum a spus o astrofiziciană într-o conferință TED, sunt inima stelelor. Găurile negre absorb tot ce se apropie de ele (cu cât un obiect e mai compact, cu atât atrage mai puternic materia din jur) – inclusiv lumina, pe care o țin prizonieră și n-o mai trimit înapoi. Dacă poți citi acum explicațiile mele stângace, e datorită faptului că lumina trimisă de soare sau de lampă/felinar/foc de tabără cade pe foaia de hîrtie, se reflectă și ajunge în ochii tăi, care procesează apoi informația. E mecanismul prin care vedem tot ce ne înconjoară. Mai puțin găurile negre.

Nu le vedem, dar putem observa felul în care se comportă materia în jurul lor, adică jeturile de particule (o gaură neagră poate absorbi o cantitate limitată de materie, în funcție de masa ei) pe care le expulzează în urma dezintegrării, și discul de acreție. Nu mai spun ce e discul de acreție, pentru că ar însemna să mă dau mare și nu-i cazul. Tot ce știam eu despre fizică era că în clasa a VII-a furasem din laborator două bile de rulment: mâinile umede de frică, buzunarele pantalonilor de trening, mirosul metalic al bilelor, chicotelile colegei de bancă, urechile ascuțite ale profului. Atât.

Până acum o lună, când am dat peste un comunicat de presă al Institutului de Ştiințe Spațiale (ISS) de pe Platforma de Fizică din Măgurele care anunța că „trei cercetători propun o amprentă unică pentru identificarea dezintegrării găurilor negre microscopice – găuri negre cuantice de dimensiuni foarte mici a căror existență este deocamdată ipotetică”. Octavian Micu, Laurențiu Caramete, Nicușor Arsene, trei astrofizicieni sub 40 de ani, ale căror observații ar confirma teoria corzilor (string theory) și ar putea „schimba fizica așa cum o știm azi”.

Oricât de filoloagă aș fi, nu puteam rămâne de piatră. Le-am trimis un mail. „Sigur, hai la Măgurele, e Şcoala Altfel”, mi-a scris Octavian. Peste câteva zile, îmi prezenta domeniile întinse ale fizicii, plantate prin anii ’50 și cultivate apoi de Ceaușescu în anii ’70 la câteva stații de autobuz de București: Institutul de Fizică Atomică, Facultatea de Fizică, căminele studenților, Institutul Național de Fizica Pământului, vizavi de ISS, și o clădire de nouă etaje cu un atom în vârf, pe care și-o împart toate institutele.

Am urcat la etajul șase și am dat peste clase întregi de copii care ba se înghesuiau ca să ia pe vârful degetului puțină pilitură de fier, ba se cățărau unii peste alții ca să ajungă primii la microscop, ba se-nghionteau la coadă la telescop ca să vadă petele solare. Laurențiu, un tip molcom cu o cămașă în carouri, tocmai le arătase sistemul solar cu ajutorul unui program interactiv pe care-l crease chiar el (spacescience.ro/exposol/).

„Hai să mâncăm”, a zis Octavian pe la 12 și ceva. Așa că m-am trezit la masă cu șapte astrofizicieni. Şapte. În sala mare a unui restaurant bun de nunți și botezuri, două plasme rulau știrile zilei în timp ce cercetătorii vorbeau despre fizicile lor și făceau poante din The Big Bang Theory (sitcomul american cu astrofizicieni care-a cucerit planeta cu viteza luminii și a fost interzis în China pentru c-ar promova „ratații social”). Octavian și-a amintit un schimb de replici între personajele principale despre teoria stringurilor:

„Leonard: At least I didn’t have to invent 26 dimensions just to make the math come out.

Sheldon: I didn’t invent them, they are there!

Leonard: In what universe?

Sheldon: In all of them, that’s
the point.”

A râs toată lumea, am râs și eu, deși n-am înțeles nimic.

„Hai, mai lăsați-mă cu teoriile voastre”, i-a tăiat-o un domn care-a lucrat la Smithsonian. „Bine că nu vă mai plac patru dimensiuni, astea pe care le știe toată lumea, unde e totul clar, măsurat, stabilit. Vouă vă trebuie 11, 13 dimensiuni… nu vă mai săturați.”

După masă, am mers la ISS. Astrofizicienii caută găuri negre cuantice într-un conac cu aer brâncovenesc, zis și „Castelul cu asul de treflă” (legenda spune c-ar fi fost câștigat la poker acum un secol și ceva). Alături e o clădire susținută de atele de lemn care arată a catedrală catolică dar e o fostă școală de fete pe unde dădeau târcoale Slavici și Eminescu. Slavici scrie în Jurnal că pe-acolo „luna iese-ntreagă, se înalț-așa bălaie” (Scrisoarea IV).

Biroul celor trei e puțin mai mare decât sufrageria mea, aerisit, luminat, liniștit. Cinci mese, computere, hârtii, dosare, un copac de hârtie colorată pe biroul Anei, soția lui Laurențiu, o cană cu Big Bang Theory și un robot primit de Crăciun pe biroul lui Laurențiu, o tablă pe care-n mod normal se fac calcule, dar pe care Nicușor, cel mai mic din trio, a scris cu carioca verde ecuația eternului feminin: „Woman= Money X Time, Time=Money, Money= √Problems”.

„Adică the root of our problems”, a râs Octavian, adăugând că „asta e off the record”. Le-am spus că aș vrea să scriu despre ei. „Noi suntem teoreticieni, stăm și facem calcule toată ziua.”, mi-a răspuns Octavian. În timp ce-ncercam să-mi dau seama exact ce-nseamnă asta, Laurențiu a completat, cu aerul cuiva care povestește că a mâncat la micul-dejun două felii de pâine prăjită: „Așa e, noi împingem limitele cunoașterii”.
***
A doua zi la 09:00, m-am dus la o școală din Titan unde Octavian, în blugi și cămașă albastră, urma să le explice copiilor de-a VII-a și a VIII-a care-i treaba cu Universul și cu găurile negre. Copiii veniseră fără să-i oblige nimeni, deși era ultima zi înainte de vacanța de Paști și școala era cam pustie.

„Ştiți episodul cu vaca și puiul care călătoresc în timp?”, și-a început Octavian prezentarea. Copiii au dat din cap, sigur că știau. Așa că Octavian a pornit de la supa primordială, a trecut printre stele și a ajuns la găurile negre, explicându-le cam ce-am explicat și eu la începutul textului.

Oricum, în materie de știință, majoritatea suntem niște copii. Trebuie să fim avertizați că, în cazul în care călătorim până la începuturile Universului, ar fi bine să nu scăpăm o monedă în supa primordială, ca să nu dereglăm tot mecanismul cosmic. Trebuie să ni se spună că suntem făcuți din atomi și că fiecare atom mai greu decât hidrogenul sau heliul s-a format în centrul unei stele, deci că suntem făcuți, de fapt, din stele. Că tot ce cunoaștem reprezintă doar 4,6% din Univers (restul e materie și energie întunecată, despre care nu se știe absolut nimic – „când fizicienii nu știu ce formează ceva, îi zic dark whatever”, glumește Octavian). Că prin fiecare centimetru pătrat al corpului nostru trec în fiecare secundă 60 miliarde de neutrini (neutrinii sunt niște particule care interacționează foarte puțin, așa că nu-i niciun pericol). Trebuie să ni se explice că putem să ne sprijinim coatele de masă fără să trecem prin ea fiindcă electronii au grijă să țină atomii la un loc și putem să auzim ce ne spune persoana din fața noastră datorită undei sonore care ajunge la noi și care e simpla mișcare a moleculelor în aer.

Îmi închipui că, dacă am avea la joburile noastre câte două ore de astrofizică pe săptămână, am sta cu toții la fel de cuminți și de uimiți ca puștii din Titan, în timp ce aerul din jurul nostru s-ar umple încet-încet de molecule de azot, oxigen, argon, dioxid de carbon și-ar începe să sclipească.

În ultima vineri înainte de vacanța de Paști, un Isus verde-violet privea îngăduitor de pe pervaz cum un astrofizician le povestea copiilor despre Big Bang, găuri negre și experimentele de la CERN. „Ați auzit de LHC, nu? Large Hadron Collider de la CERN, la granița dintre Franța și Geneva?”

Câțiva copii zic c-au auzit.

„Ei, dacă faceți fizică, s-ar putea să lucrați la CERN, acolo e Organizația Europeană pentru Cercetare Nucleară. LHC e un tub lung de 27 de kilometri, la 100 de metri sub pământ, unde ciocnim particule și încercăm să vedem ce se întâmplă când energia e foarte mare. Ei, vă mai aduceți aminte că s-a tot vorbit de găuri negre microscopice care o să înghită Pământul?”

În 2008, presa internațională a preluat niște zvonuri legate de găurile negre ucigașe care ar fi fost create la LHC. Octavian s-a implicat, împreună cu alți doi cercetători, în dezamorsarea isteriei, arătând prin calcule exacte că, dacă la LHC s-ar forma într-adevăr găuri negre, ele s-ar dezintegra instantaneu, nemaiapucând să înghită materia din jur.

Teoria actuală de dezvoltare a Universului susține că în centrul fiecărei galaxii (Universul cuprinde între 100 și 200 de miliarde de galaxii) există o gaură neagră supermasivă și, în afară de ea, alte milioane de găuri masive, de dimensiunile unei stele. În galaxia noastră, cea în care se află Sistemul Solar, există o gaură neagră supermasivă, Sagittarius A*, și trei milioane de găuri masive. Pe lângă aceste două tipuri de găuri, ar mai fi și un al treilea – găurile negre cuantice, rezultate în urma coliziunii unor particule foarte energetice și a căror existență rămâne să fie dovedită (sau nu).

În 2010, Laurențiu a publicat un catalog de 6.000 de găuri negre masive și supermasive dintr-un spațiu bine determinat, contribuția lui originală fiind că a calculat masa acestor găuri. Catalogul arată ca o listă interminabilă de cifre, dar ascunde informații esențiale pentru experimentele care caută sursa razelor cosmice.

„Atmosfera pământului este în continuu bombardată de raze cosmice foarte energetice, care ne vin de la obiecte îndepărtate, de la galaxii și, dacă nu ne-ar proteja scutul atmosferei, am muri instantaneu”, le-a spus Octavian copiilor. (Ce bine că avem atmosferă!) Când lovesc atmosfera, razele produc jerbe de particule, care ajung până la noi. Ele pot fi înregistrate cu detectori la sol (experimentul Pierre Auger din Argentina) sau cu telescoape, prin care razele cosmice se văd ca un fel de fulgere. Până acum, niciunul dintre experimente n-a reușit să găsească sursa razelor cosmice; ele se văd, se observă, dar nu se știe de unde vin. O posibilitate ar fi găurile negre.

Când vine vorba de știință, nu e ușor să găsești un limbaj comun între profani și specialiști. Limita peste care un profan nu va putea trece niciodată e matematica (aia ucigătoare, cu calculi diferențiali). Din fericire însă, aproape orice eveniment din cosmos are și povestea lui non-matematică. O poveste cu metafore, analogii, imagini pe înțelesul Luizei de rând.

În astrofizică, un „eveniment” înseamnă orice întâmplare din Univers, de la ciocnirea a două particule până la explozia unei supernove. Să ne imaginăm că (asta e o formulă pe care Einstein o folosea des și-i spunea Gedankenexperiment – experiment mental) de fiecare dată când ridicăm ceașca de pe masă și luăm o înghițitură de cafea, de fiecare dată când ne spălăm pe dinți, de fiecare dată când dăm un like pe Facebook, în Univers se întâmplă miliarde și miliarde de evenimente, la fel de importante pentru mediul galactic ca o declarație de război pentru integritatea noastră teritorială. Să ne imaginăm că, pe lângă găurile negre supermasive și masive, există găuri negre cuantice, obiecte „foarte, foarte, foarte, foarte foarte, foarte, foarte, foarte, foarte, foarte, foarte mici – o să mai ratezi câțiva de «foarte», că nu i-am numărat”, a spus Laurențiu râzând. Nimeni nu le-a detectat în experimentele de până acum, dar teoria stringurilor presupune existența lor. Ce faci când ai de-a face cu ceva care nu se vede? Cum descrii invizibilul?

Aș putea ușor să îi descriu pe Octavian, Laurențiu și Nicușor. Aș putea să spun cât de înalți sunt, dacă au barbă sau nu, ce fel de tricouri poartă, ce culoare au ochii lor. Aș putea să-ți descriu forma norilor deasupra orașului Măgurele într-o zi de mai, aerul de stațiune balneară pe jumătate părăsită, cu oameni care-și duc zarzavaturile ca să le vândă la piață și fizicieni care vin la serviciu ca să traseze harta Universului. Dar n-aș putea să concep un model teoretic care să împace o dată pentru totdeauna teoria relativității a lui Einstein cu mecanica cuantică. Asta e treaba fizicienilor teoretici, deci și a lui Octavian, Laurențiu și Nicușor.

Şi pentru că fizica teoretică înseamnă exprimarea matematică a legilor naturii și descrierea la fel de matematică a fenomenelor din Univers, iar eu am mari probleme când mă întreabă cineva cât fac 26 minus 9, trebuia să găsesc un teren comun. Terenul comun au fost două cafenele din București, apoi Quantic Pub din Măgurele. Locuri unde lumea se întâlnește ca să vorbească despre una-alta și să ia o pauză, dar noi am vorbit despre viața unui cercetător în particular și viața Universului în general, iar capul meu s-a desprins timid, dar hotărât, de restul corpului și a început să plutească în spațiu.
***
Da, am fost copilul tipic bun la matematică și la științe exacte, n-am fost niciodată foarte bun prieten cu literatura”, a recunoscut Octavian. „Era OK dacă trebuia să facem chestii de gramatică, dar compunerile mele despre cum ți-ai petrecut vacanța de vară erau așa, de-o pagină, cu date, liniuțe, pe ore. Mă mai ajuta mama. Mă uitam la ea și ziceam: «Mama, treburile astea sunt pentru fete!» Era o bătălie cruntă. Întotdeauna mi-au plăcut științele exacte, prin clasa a XI-a m-am hotărât să fac fizică, din dorința de a înțelege cum funcționează lumea asta, am citit tot felul de chestii, de filozofie, despre cum văd orientalii lumea, și pînă la urmă am zis «Eu cred că știința explică lucrurile».”

Octavian a făcut liceul în Tășnad, facultatea la Cluj, masteratul și doctoratul în America, postdoctoratul în Germania. În America, a fost asistent de cercetare la University of Alabama, a predat laboratoare și cursuri, s-a apucat de salsa. L-am rugat să-mi spună un lucru care îi lipsește din America. Mi-a răspuns că poate să-mi spună 10, cel puțin. Îi lipsește sistemul neierarhizat: „Dacă îi spuneam șefului meu: «Ben, I think this is wrong», îmi zicea: «OK, aici ai creta, acolo e treaba, du-te și dovedește-mi».” Îi lipsește deschiderea celor de-acolo față de străini: „În America, lumea îmi spunea «A, tu ești din Europa de Est, voi sunteți buni la matematică, la științe exacte». În Europa, oamenii sunt foarte speriați de străini, fiecare străin e un om care contribuie la creșterea ratei șomajului băștinașilor.”

În Germania, i s-au întâmplat niște lucruri care l-au dezamăgit. Mi-a povestit că s-a dus la un magazin specializat în stilouri ca să cumpere un stilou. „I-am zis ce model vreau, nu-l aveau acolo și nu s-a sinchisit să mi-l comande.” Așa că l-a comandat de pe Amazon, cu 50 de euro mai puțin. „Asta înseamnă că 50 de euro, cât era probabil adaosul magazinului, n-au fost suficienți pentru vânzătoare.” În America, în schimb, când s-a dus la University Supply Store și a cerut o călimară din vitrină, i-au zis: „Ştiți, e veche, aici lumea nu prea cumpără cerneală, dar vă comandăm una fresh, vine în două zile”. „O călimară costă cinci dolari. Pentru cinci dolari, s-a străduit să mă păstreze ca și client. Pentru că, cine știe, poate că a doua zi vin și cumpăr ceva mult mai valoros.” Logică imbatabilă, calcul perfect, diferența între America și Germania se măsoară în străduință împărțită la cantitatea de cerneală. Cu cât cerneala e mai puțină, iar străduința mai mare, cu atât satisfacția clientului e mai mare. La fel, forța gravitațională a unui obiect e egală cu masa obiectului împărțită la raza lui la pătrat. Dacă vrem să creștem forța gravitațională, atunci creștem masa și scădem raza obiectului. Concentrăm, adică, o masă foarte mare într-un volum foarte foarte foarte foarte foarte mic și ne trezim cu o gaură neagră minusculă sau cuantică și o forță gravitațională uriașă. Ţine minte partea asta, ne întoarcem la ea mai târziu.
***
Laurențiu e din Petrila. A făcut liceul de informatică și apoi Facultatea de știință din Petroșani, Secția Matematică-Fizică. A lucrat ca matematician la o firmă de topografie și s-a înscris la Facultatea de Mine, secția Topografie, tot în Petroșani. „Topografia îți dă o altă viziune asupra lumii: o clădire are colțuri, nivele, garduri, stâlpi care trebuie măsurați. După ce am măsurat gara din Deva, vreo lună de zile n-am mai putut să mă uit la liniile de tren, mă lua amețeala.” După doi ani, s-a gândit că poate n-a făcut destule pentru fizicianul din el și a dat la masterat la Facultatea de Fizică din București. Adică la Măgurele. A trecut, de fapt, de la spațiul terestru la spațiul cosmic, de la vizibil la invizibil.

Spune că a avut mereu o înclinație pentru partea teoretică: „Am avut colegi care au rămas îndrăgostiți de partea magică a matematicii și n-au reușit să scape de simbolistica noțiunilor, de fascinația ecuațiilor scrise pe tablă. Şi dacă nu-și pot traduce în ecuații anumite lucruri, atunci înseamnă că nu există.” Oricum, lui Laurențiu i-a plăcut mereu literatura. „Am început să citesc destul de devreme, mai ales povestiri și romane SF. După ’89 colecționam reviste, Anticipația, Jurnalul SF…”.

Primul lui drum către Măgurele pare luat din Ghidul autostopistului galactic, înainte ca Arthur Dent să fie trimis în spațiu de prietenul său, un extraterestru cu formă umană. „A fost o adevărată experiență să descopăr Măgurele. Iei autobuzul de undeva din Ghencea, mergi, mergi, mergi, ieși din oraș, mergi, mergi, mergi, intri pe niște câmpuri goale, vezi pungi de plastic peste tot, peisaje părăsite, și la un moment dat vezi o clădire înaltă și pe ea simbolul atomului și zici „Hm, ar putea să fie bine unde mă duc…”. E un loc special, o combinație între fizicieni și țărani, mergi și tu cu același maxi taxi cu care oamenii duc legumele la piață și se întorc, e un mix foarte interesant.”
***
Nicușor a ajuns prima oară la Măgurele când era în clasa a VIII-a. L-a luat cu el fratele lui, cu opt ani mai mare, care era student acolo. „Pe drumul București-Măgurele, pe stânga și pe dreapta era porumb, am zis: «What the fuck, mergem cumva la țară?»” A stat la cămin, a ieșit cu băieții la bere, i-a plăcut viața de student. Deși fratele lui a încercat să-l convingă să nu vină la Măgurele, pentru că salariul de cercetător era foarte mic, Nicușor a dat la fizică, a terminat facultatea al treilea și a fost chemat să lucreze la ISS.

Într-o zi, acum vreun an și ceva, s-a dus în birou la Octavian și Laurențiu, pe care îi știa „de pe holuri”. Cei doi lucrau în echipă din 2011, când Octavian aplicase la un concurs național de proiecte de cercetare. Proiectul a fost câștigător și a obținut finanțare, în condițiile în care toți evaluatorii fuseseră externi, cercetători de la universitățile din străinătate. Anul trecut însă, n-a mai fost organizat concursul, iar planul Guvernului e de a reveni la evaluatorii interni, punând astfel în pericol corectitudinea procesului de selecție.

„M-am dus la ei ca într-o telenovelă și le-am zis: «Aveți nevoie de mine?». Ei au zis da, și asta a fost.” Nicușor studiază în cadrul doctoratului o metodă de a detecta particula inițială a unei raze cosmice, ceea ce se potrivește la fix cu cercetările lui Octavian și Laurențiu. În plus, el face legătura dintre propunerile teoretice și simulările matematice. „Îmi place să simulez, să mă uit la date, să văd ce-a ieșit, ce n-a ieșit.”

Așa s-au adunat în același birou de pe strada Atomiștilor Octavian din Tășnad, Laurențiu din Petrila și Nicușor din Huși, căutând metode prin care să dovedească existența găurilor negre cuantice, semnături unice pe care acestea le-ar lăsa în observațiile de la experimentele cu raze stelare și neutrini, ceea ce ar aduce dovada incontestabilă a faptului că teoria stringurilor e validă.
***
A doua oară m-am dus la Măgurele cu transportul în comun. Mi-am zis că așa face un jurnalist adevărat. Am intrat pe site-ul RATB, mi-am notat combinația și am pornit la drum: metrou de la Victoriei la Unirii, tramvai până la Antiaeriană, urcat în autobuzul 303, coborât la capăt. Pustiu. Şosea plină de praf, camioane trecând în viteză, un atelier de reparații auto și semnul de intrare în Măgurele, undeva departe. Am intrat în atelier, am întrebat cum ajung la fizicieni, mi s-a răspuns cu un semn din mână care arăta distanțe nesfârșite. L-am sunat pe Octavian, i-am spus la ce stație am coborât (Pecinisca), mi-a răspuns că vine să mă recupereze.

Cât l-am așteptat singură pe șosea m-am gândit că, într-un univers paralel, o altă versiune a mea s-ar fi trezit în dimineața aceea cu mintea clară, nu și-ar fi luat rochia invers (cum am constatat uitându-mă într-o vitrină la Unirii) și nu s-ar fi urcat în singurul autobuz care face stânga împrejur înainte să intre în Măgurele. Într-un univers paralel, aș fi fost o jurnalistă serioasă, nu o fată pierdută în spațiu. În teoria stringurilor, universul nostru ar fi doar o felie dintr-o mare pâine universală în care fiecare felie e câte un univers paralel, fiecare cu propria lui alcătuire și propriile lui legi. Tot ce vedem și ce nu vedem în Univers, toată materia e alcătuită din „stringuri”, corzi de energie (dacă un atom ar fi la fel de mare ca sistemul solar, atunci un string ar fi cât un copac) care prin vibrațiile lor diferite formează particule distincte. În teoria stringurilor, Universul e un violoncel a cărui muzică țese spațiul, timpul, planetele, oamenii. În teoria stringurilor, există, pe lângă cele patru dimensiuni pe care le cunoaștem (trei spațiale și una temporală), șase sau șapte extra-dimensiuni atât de mici, curbate și strecurate peste tot în jurul nostru și în noi, încât va fi imposibil să le percepem vreodată, ca și cum am fi o furnică prinsă la rădăcina unui fir de iarbă, dându-i târcoale frenetic, dar neputând să se urce pe el și să-i perceapă, astfel, lungimea. Extra-dimensiunile pot fi chiar la câțiva milimetri de noi, pe vârful nasului, dar ne e imposibil să le atingem sau să le vedem. În teoria stringurilor, zisă și „teoria unificatoare” sau „teoria totului”, Universul ar putea fi descris printr-o singură ecuație, reușind să facă ceea ce nicio teorie n-a făcut până acum: să împace forța gravitațională (care funcționează între obiectele mari) cu celelalte trei forțe din Univers (care funcționează între obiectele mici, adică în lumea subatomică, între particulele dintr-un atom), să împace, de fapt, teoria relativității a lui Einstein și mecanica cuantică, cele două modele de explicare a Universului, ambele perfecte din punct de vedere matematic dar deocamdată incompatibile una cu cealaltă. În teoria stringurilor, orașul universal care funcționează după două seturi de reguli diferite de circulație ar avea în sfârșit un singur cod rutier. În teoria stringurilor, există găuri negre cuantice, produse la nivele de energie uriașe, iar gravitația e mai puternică decât credem și decât putem simți pe propria piele.

Dar teoria stringurilor este un model matematic desăvârșit, fără nicio dovadă experimentală. De aceea, unii fizicieni spun că e mai degrabă filozofie, nu știință. „S-au scris sute de mii de articole”, mi-a spus Octavian, „mii de cercetători au lucrat în ultimele decenii ca să pună la punct un aparat matematic extrem de complex care să explice lumea la cel mai fundamental nivel. De aceea, pentru noi e foarte important să-l validăm sau nu”. Existența găurilor negre cuantice ar putea fi o astfel de validare.

„Când am lucrat la semnătura noastră de micro black hole (gaură neagră cuantică)”, mi-a spus Laurențiu, „am început cu ce s-a făcut. Am pornit de la un articol, am văzut ce-au făcut ceilalți, am încercat să facem ceva, n-a ieșit, am încercat să facem altceva, n-a ieșit și până la urmă am reușit să găsim chestia respectivă, care a fost chiar ceva extraordinar, chiar fain”.

Chestia respectivă a fost propunerea unei metode de identificare indirecte a găurilor negre cuantice, căutând în experimente urma dezintegrării lor, adică semnătura lor specifică. Dacă o gaură neagră cuantică s-ar dezintegra în două particule, s-ar vedea în razele cosmice?

Să ne imaginăm că avem două nave spațiale minuscule (echivalentul celor două particule), mai mici chiar decât un atom, care pornesc spre noi din spațiu. Instrumentele noastre de observație nu vor putea niciodată deosebi traiectoriile celor două nave și vor vedea doar una singură. În afară de cazul în care, arată calculele cercetătorilor noștri, ele ar pleca de pe linia de start dintr-un anumit interval de unghiuri, foarte foarte foarte mic, unde diferența dintre traiectorii ar crește destul cât să fie observabilă.

În 2012, au publicat propunerea în Journal of High Energy Physics, una dintre cele mai importante reviste de astrofizică. Apoi au calculat semnăturile pe care le-ar lăsa dezintegrarea găurilor negre cuantice în experimentele de neutrini. „Aici intervine treaba experimentaliștilor – noi am arătat semnătura, cam cum ar trebui să se vadă, dar simularea numerică trebuie să fie văzută și de cei care au experimente la sol sau în apă.”

Mai mulți reprezentanți ai unor experimente internaționale le-au spus că propunerea e interesantă și că o vor căuta în experimentele lor. Majoritatea însă publică rezultatele după mulți ani, așa că deocamdată cei trei cercetători de la Măgurele își rafinează semnătura și lucrează la un nou articol, în care arată că și atunci când cele două jerbe sunt suprapuse, semnătura dezintegrării unei găuri negre ar putea fi identificată, pentru că jerbele respective ar avea forme și compoziții unice.

Octavian crede că infirmarea sau confirmarea existenței găurilor negre microscopice se va produce în următorul deceniu. Între timp, până și a arăta că ele nu se produc la nivelul de energie disponibil la experimentele de acum și că trebuie să se mai urce un nivel (îndepărtându-se, astfel, de ceea ce anunță teoria stringurilor) ar însemna un pas înainte pentru știință.

Nicușor vede lucrurile puțin altfel. „Să zicem că experimentele se uită acum după semnătura noastră și spun: «Ia să vedem, s-a schimbat cum au spus băieții ăia?» Nu s-a schimbat, deci sunt bălării. Poate să fie totul greșit, în cercetare poți să muncești degeaba toată viața, absolut degeaba.”
***
Fizica teoretică lucrează pe un teren nesigur. Teoria e susținută de o tapițerie matematică desăvârșită, dar drumul până la validarea experimentală poate să dureze zeci de ani. (Peter Higgs, de pildă, a așteptat aproape 50 de ani ca să-și vadă confirmată teoria existenței câmpului Higgs, un soi de substanță invizibilă care explică felul în care particulele primesc masă. 50 de ani la capătul cărora a luat Premiul Nobel.) L-am întrebat pe Laurențiu dacă li se întâmplă să se simtă descurajați. Mi-a spus că da, normal, dar viața de cercetător trebuie să meargă mai departe. „Stăm în birou, lucrăm pe tablă, mergem la masă, ne întoarcem la birou, cam asta e.”

După ce fac suficiente simulări numerice încât să poată extrage statistici relevante în legătură cu un eveniment, scriu un articol pe care îl propun spre publicare celor mai importante reviste din domeniu. „Ca să vezi nivelul unui cercetător, te uiți la articolele lui, asta e cartea lui de vizită. Nu interesează pe nimeni cu ce se îmbracă, ce face – bine, să nu umble gol prin facultate…” Trebuie să fie tot timpul la zi cu ultimele articole, să meargă la conferințe, să-și vândă munca, să performeze suficient de convingător încât să atragă atenția altor cercetători, care să îi citeze apoi în articolele lor, să îi invite să colaboreze etc.

Comunitatea cercetătorilor e un mediu extrem de competitiv, iar Octavian, Laurențiu și Nicușor joacă în liga I. I-am întrebat pe toți trei cum li se pare ceea ce fac și mi-au răspuns folosind același cuvânt: cool.

Şi mie mi se pare foarte cool să fii astrofizician. Laurențiu, de pildă, a fost de câteva ori de serviciu în camera de control a experimentului ANTARES, conceput pentru observarea fluxului neutrinilor de origini cosmice care ajung în emisfera sudică a Pământului. Asta înseamnă că a stat de două ori, câte o săptămână întreagă, într-o clădire care arată ca un cazinou de secol XIX, într-o mică stațiune de pe Coasta de Azur, și a supravegheat ecranele care îi trasmiteau informații despre ceea ce înregistrau detectorii pe fundul mării. „În adâncul mării există și peștișori. Şi dacă peștișorii se agită și creează bioluminiscență, experimentul nu mai e în stare să discearnă între evenimentele cauzate de neutrini și evenimentele cauzate de peștișori care se aleargă unul pe celălalt.”

Astrofizicienii nu stau toată ziua cu nasul în calcule. Octavian e maestru în salsa, s-a apucat anul trecut și de tango și e pasionat de fotografie. Nicușor a fost chitarist într-o trupă de heavy metal care se chema The Vegetarians și acum visează să se reapuce de cântat, dar nu prea mai are timp. Locuiește de șapte ani în căminele din Măgurele. „Pentru că aici e destul de izolat, s-a creat o comunitate în care toți oamenii se știu. Dacă vii să bei o cafea, ai mereu cu cine. Dacă nu e nimeni, bei o bere cu Adi de la bar. Sau cu oricine.”

I-am întrebat la finalul discuțiilor noastre dacă ei văd altfel lumea decât o vedem noi. „Lumea e la fel pentru toți, însă câteodată am câte un moment în care zic: «Mamă, ce cool arată Universul!» ”, mi-a spus Octavian. „În măsura în care îl înțelegi, ajungi să te bucuri de el. Dacă pricepi principiile ăstea de bază care guvernează lumea, pur și simplu te bucuri că înțelegi de ce lucrurile se întâmplă așa. De ce? e una dintre întrebările fundamentale pe care trebuie să ți le pui întotdeauna, ca să încerci să-ți explici lucrurile. Dacă încerci asta, vei deveni cercetător.”

Totuși, chiar tot ce ni se întâmplă are o explicație științifică?

Octavian mi-a răspuns cu un da atât de hotărât, încât am izbucnit într-un hohot de râs (metoda mea preferată de aparăre) care era cât pe ce să mă răstoarne de pe scaun. Dar Octavian a continuat, imperturbabil. „Eu cred că tot ceea ce simțim e generat de conexiuni neuronale, de sinapse și de diferite concentrații de hormoni pe care le avem, dopamină, endorfine etc. E totuși fantastic! Fără nicio intervenție de niciun fel, la un moment dat, natura a dus la prima celulă vie. După aceea, celula aia vie a dus la organisme pluricelulare, după aceea a apărut la un organism o senzitivitate la lumină față de alte organisme care n-au senzititivitate la lumină, trăiesc în apă. Cele cu senzitivitate s-au adaptat mai bine la mediu. O lungă, lungă evoluție a dus la formarea ochiului. Noi suntem consecința a miliarde de întâmplări care, una dacă ar fi mers diferit, n-am fi fost aici. Mi se pare fantastic!”

Așa am ajuns la vechea dispută dintre știință și religie, pentru care Laurențiu vede o rezolvare: „Adevărul are foarte multe fețe, mulți cercetători gândesc în alb și negru, religie versus știință, ca și cum ar fi două lucruri care se bat cap în cap. Eu văd lucrurile total diferit, adevărul are multe fețe, dar e același adevăr, poate fi corect și din punctul de vedere al unui fizician, și din punctul de vedere al unui teolog. Ei pur și simplu vorbesc limbi diferite. Se spune că la început a fost lumină. Ei, asta susține și teoria actuală a Big Bangului și s-a luat Premiul Nobel pe chestia asta cel puțin de două ori.”

Pe Laurențiu, care e pasionat de acțiunile de popularizare a științei (ciulește urechile când auzi de „Cu mic, cu mare prin Univers” sau „Noaptea cercetătorilor”), l-a întrebat odată cineva: „La ce bun toate astea?”.

„E foarte greu să-i explici cuiva că tu studiezi raze cosmice și vrei să afli de unde vin ele, pentru că o să-ți spună: «Ce mă interesează pe mine? Eu te plătesc din impozitele mele, dă-mi o explicație practică în viața de zi cu zi.» Pe nimeni nu interesează treaba cu «avansează fizica», e frecție la picior de lemn. De-atunci, m-am gândit de fiecare dată și la aspectul practic. Cu ce mă ajută găurile negre cuantice?

„Dacă se găsește un mecanism de stabilizare a lor, vom vedea că sunt niște sisteme care fac o conversie foarte eficientă a materiei în energie, căci sunt cele mai eficiente motoare din Univers.”

Ce-ar mai rămâne de făcut acum, c-am ajuns la finalul textului? Să umplem […] cu o masă de trei ori mai mare ca soarele, cam la fel cum facem cu inimile noastre când le dăm prea multe de suportat, să deschidem fereastra, să pornim motoarele galactice, s-o luăm prima la dreapta după Proxima Centauri și de-acolo să desenăm harta Universului.

6 comentarii

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *

*

*

*

S-ar putea să-ți mai placă:
Muntele fabrică egoişti

Cu nici o lună înainte de Mont Blanc, am pornit la o cățărare de antrenament prin Bucegi. Era cât pe ce să rămân acolo.

Decât un drum – o treabă ca lumea

Lumea noastră ar fi mai bună dacă ar fi mai ca lumea.

43 de staţii

Pentru un englez și fiul său, metroul bucureștean este un uriaș spațiu de joacă.