România, într-un club elistist. „A fost Dumnezeu în vizită la CERN?“ Interviu cu fizicianul Cătălin Agheorghiesei

Cătălin Agheorghiesei, fizician: „Selfie“

Dacă nu ştiaţi, Bulgaria era membru în elita CERN din 1999. România a devenit membru CERN pe 18 iunie 2015: pentru IT-iştii români, dar şi pentru firmele care produc tehnolgie e o „carte de vizită de platină“, crede fizicianul Cătălin Agheorghiesei. El vine de acolo, locul unde „Dumnezeu a fost în vizită“, călare pe o particulă. Dar ce Dumnezeu înseamnă CERN? Să rămâi acasă la tine şi să fii cel mai bun din lume.

Dacă faci un interviu cu fizicianul Cătălin Agheorghiesei, n-ai de ales! Eşti obligat să decupezi informaţia altfel: pui liniuţe explicative, ordonezi logic, nu divaghezi. Şi totuşi, la examenele cu studenţii, profesorul de 46 de ani e în stare să le dea unu-două puncte în plus dacă ştiu să povestească ceva despre viaţa unor filosofi greci, să zicem Leucip sau Democrit, sau despre nişte fizicieni precum François Englert şi Peter Higgs (cei care au descoperit „particula lui Dumnezeu”, Premiu Nobel pentru Fizică în 2013). Culmea: literatura, mitologia, imaginaţia sunt ţesute extrem de viu în urzeala ştiinţifică a experimentelor. Cu alte cuvinte, oamenii de ştiinţă sunt marii umanişti de astăzi.

Fizicianul şi universitarul din Iaşi a participat la un curs de perfecţionare la CERN chiar înainte ca România să devină pe 18 iunie 2015 membru în clubul de elită al cercetătorilor europeni: 

„CERN e o oportunitate <<naţională>> şi <<europeană>> în acelaşi timp, e, dacă vreţi, ce poate da Europa naţiunilor mai bun: să rămâi să lucrezi acasă la tine şi să fii cel mai bun din lume."

Ce este CERN? Ce ştiai înainte de a-i călca pragul şi cum arată de fapt?
Cătălin Agheorghiesei: La CERN - Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire – am ajuns pentru o săptămână, pentru un curs practic de software, între 18-23 Mai 2015. Despre experimentele de la CERN ştiam cam tot ce se poate şti din documentarele ştiinţifice şi din nişte comunicate de presă.

Oraşul CERN

Aşadar: la CERN a fost construit în subteran cel mai mare accelerator de particule din lume. Apoi, este locul unde s-a inventat WWW-ul, asimilat de marea majoritate a utilizatorilor cu ceea ce numim astăzi Internet. Primul website: http://info.cern.ch/ a fost lansat în 1989 de către Tim Berners-Lee (inventatorul hypertext-ului şi al primului browser) din nevoia cercetătorilor de a comunica rapid între ei şi a se descurca în noianul de date experimentale. 

Desigur, CERN a devenit celebru pentru că pe 4 Iulie 2012 s-a anunţat descoperirea unei noi particule cu masă de aproximativ 126GeV, ceea a confirmat teoria Modelului Standard propusă de François Englert şi Peter Higgs (premiul Nobel pentru Fizică în 2013). Fizicienii numesc această particulă: «Boson Higgs» dar este mai cunoscută (datorită mass-media) ca „Particula lui Dumnezeu”, botezată astfel de un alt mare fizician, Leon Lederman.

CERN este un imens Campus între Elveţia şi Franţa, cu hale industriale şi clădiri de administraţie, birouri, ho(s)teluri şi cantine. Un oraş în care fiecare stradă (fr. „route”) îţi aduce aminte de sesiunile de examene din facultate: Democrit, Newton, Coulomb, Faraday, Maxwell, Faraday, Einstein, Fermi, Hertz, Yukawa, Pauli, Planck, Dirac …

Mai târziu aveam să descopăr că unele clădiri şi săli, pe lângă indicativele stabilite parcă de un scenarist SF (1R-011, R-D06…), mai primeau şi denumiri legate de funcţionalitatea lor: Fabrica de protoni, Microcosm, Big-Bang Passport etc.

Cu ce seamănă o astfel de descoperire extrem de abstractă pentru un neiniţiat? Ce este „o particulă cu masă de aproximativ 126GeV”?
Să încerc o analogie: într-un covor foarte bine bătut caut urzeala roşie. Caut 4 fire roşii din urzeală, într-un milion de fire. Dacă le găsesc, aleg alt covor şi caut alte  fire roşii, nu neapărat în aceeaşi poziţie. În plus, existenţa acestor fire nu distruge imaginea de ansamblu ţesută pe covor. Concluzie : urzeala dă masa covorului, dar n-o vedem în mod normal.

Dintr-un milion de evenimente (ciociri), dacă în 4 gasesc prezenţa unei astfel de particule, mă consider mulţumit doar dacă rezultatele sunt reproductibile. 

Experimentele de la CERN

A fost Dumnezeu în vizită la CERN?
DA şi NU.

NU: De obicei, în toate religiile monoteiste, Dumnezeu este legat mai mult de CER(N) şi toate întâlnirile cu oamenii aleşi au avut loc la înălţime (la munte)! E adevărat că CERN-ul este înconjurat de munţi, însă adevăratele experimente care au permis cercetătorilor să caute şi să identifice prezenţa „particulei divine“ au loc în inima acestora, în subteran, ceea ce, raportat la imaginarul religios, e un fel de... blasfemie.

DA: Detectorii subterani însă pot detecta inclusiv particule provenite din razele cosmice, rămăşiţe ale unei „Geneze“ ştiinţifice şi teologice totodată.

Care sunt experimentele care se realizează concret la CERN şi cine lucrează la ele?
În cadrul CERN se realizează o gamă largă de experimente: de la razele cosmice până la supersimetrie, însă cele mai cunoscute sunt cele legate de LHC (Large Hadron Colider). LHC-ul este un inel de accelerare subteran (la aproximativ 175m adâncime) de 27km circumferinţă. 

Cele mai mari experimente din cadrul LHC sunt:

·         ALICE ­– A Large Ion Collider Experiment –­ în care se detectează şi se verifică prezenţa plasmei quark-gluon care se presupune că a existat imediat după BIG-BANG

·         CMS –­ Compact-Muon Solenoid – şi ATLAS legate de bosonul Higgs, materia neagră şi extra-dimensiuni, spaţiu-timp

·         LHCb (LHC-beauty) în care se studiază interacţiuni materie-antimaterie.

Însă la CERN lucrează peste 2400 de cercetători, ingineri şi personal administrativ din toate colţurile lumii (România participă astăzi cu 100 cercetători). Numai în cadrul cursurilor la care am fost, lectorii erau din Franţa, Elveţia, Statele Unite ale Americii, Marea Britanie, Danemarca, Germania, Italia, Spania, Suedia, Ungaria, Israel, Polonia. Am întâlnit însă şi colegi din India, Japonia, China, Korea, Mexic, Cehia, Slovacia, Finlanda, Austria, Australia, Olanda. Oriunde te aflai în campus auzeai vorbindu-se atâtea limbi, încât nu puteai să te întrebi dacă nu cumva Turnul Babel a fost construit cândva aici (poate şi din acest motiv toţi vorbesc engleza şi/sau franceza în comunicarea oficială).

România, stat membru al CERN – care sunt beneficiile?

Ce inseamnă că România face de acum parte din acest Turn Babel? Concret ce pot face cercetatorii, IT-iştii, minţile românilor pentru CERN şi ce poate face CERN-ul pentru ei?
Puţină istorie mai înainte: Convenţia CERN a fost semnată în 1953 de 12 state fondatoare: Belgia, Danemarca, Franţă, Germania, Grecia, Italia, Olanda, Norvegia, Suedia, Elveţia, Marea Britanie şi Iugoslavia. Ulterior s-au alăturat: Austria (1959), Spania (1961-1969 şi din 1983-), Portugalia (1985), Finlanda (1991), Polonia (1991), Cehia (1992), Ungaria (1992), Bulgaria (1999), Israel (2014). România era candidată din 2008 şi joi, 18 iunie 2015, prin vot unanim, a devenit stat membru al CERN.

Statele membre au îndatoriri şi privilegii speciale. În primul rând contribuie financiar la costurile programelor CERN (contribuţia fiecărui stat membru este de aproximativ 10 milioane de franci elveţieni) şi sunt reprezentate în consiliu participând la luarea tuturor deciziilor importante privind organizaţia şi activităţile sale.

Aşadar, CERN este cel mai mare centru de cercetări ştiinţifice din lume şi prin acceptarea  României ca membru cu drepturi depline a intrat astfel într-un club select de nobili cercetători cu „sânge albastru“. Ca în orice club exclusivist, membrii (cu cotizaţia la zi) au şi anumite avantaje.

În primul rînd, cercetătorii vor avea acces direct la toate facilităţile oferite de CERN, tot ce le mai rămâne de făcut este să-şi prezinte ideile de experimente viabile. Apoi, IT-iştii pot lucra într-o altfel de „corporaţie“, cu acces la cea mai mare putere de calcul din lume datorită reţelelor de tip grid. În Centrul de Date CERN se procesează 1 petabyte de date în fiecare zi (aproximativ 210.000 de DVD-uri) pe 11.000 de servere cu 100.000 de procesoare. În fiecare secundă se fac 6.000 de modificări în bazele de date şi rulează aproximativ 2 milioane de sarcini zilnic.

Nu în ultimul rînd, firmele din România pot fi acreditate ca furnizori CERN (aici achiziţiile sunt lansate mai întâi ţărilor membre), ceea va reprezenta o carte de vizită de platină întrucât tot ceea ce se utilizează în cadrul proiectelor de cercetare, de la cabluri electrice până la calculatoare, servere şi materiale speciale, trebuie să fie de înaltă tehnologie şi de calitate.

Cât ai fost în vizită la CERN, „Dumnezeu“ a mai dat vreun semn? S-a întîmplat ceva notoriu sau descoperirile sunt rare şi e o muncă de rutină? Din ce e facută rutina cercetătorilor la CERN?
Mă aflam la CERN când, pe 21 mai 2015, au fost realizate ciocniri între protoni cu energii de 13TeV în centrul de masă. Pentru comparaţie, în 2012 s-au realizat ciocniri în centru de masă de 7-8TeV şi a fost pus în evidenţă bosonul Higgs. Acum aproape se dublează energia ceea ce este echivalent cu un „a face un zoom“ de două ori mai mare faţă de experimentul anterior: bosonul Higgs ar trebui să îşi prezinte garderoba – spinul, paritatea şi interacţiunile cu vecinii. Informaţia s-a propagat practic instantaneu prin e-mail tuturor celor interesaţi primind şi primele imagini cu noua realizare.

În acea zi au fost realizate doar primele teste privind posibilitatea de a ajunge la ciocniri de 13TeV. Acceleratorul LHC a fost repornit în martie 2015 după aproape un an de reparaţii şi îmbunătăţiri. În tot acest timp fizicienii au (re)făcut calculele şi au proiectat viitoarele experimente ajutaţi de IT-işti, inginerii au preluat problemele de întreţinere şi proiectare căutând soluţiile cele mai bune încât consiliul CERN să poată aproba finanţarea fiecărui reper. Poate că pare o muncă de rutină între două experimente majore însă totul presupune o colaborare foarte bună între diverse echipe de cercetători, ingineri, administratori.

Uneori birourile se golesc pentru ca cercetătorii să se întîlnească în jurul clădirilor asociate fiecărui experiment sau la cantină. Îi vezi cu laptopul sau cu un caiet în mână căutând un loc la mesele din jurul automatelor de cafea, ceai sau răcoritoare discutând calm sau mai aprins despre ceea ce lucrează sau au în proiect. Îi ajută mult şi faptul că în tot campusul CERN ai acces la Inter/IntraNet.

Însă sunt unii fizicieni şi cercetători care nu sunt implicaţi direct în proiectarea şi construcţia experimentelor. Rolul acestora este asemănător unor mineri care intră în şut şi scormonesc noianul de date brute stocate din experimentul precedent pentru a detecta evenimentele care au avut loc la ciocnirea particulelor (en. Data Mining). Aceşti mineri nu caută doar evenimente în care apar particulele vedetă de tip boson Higgs, ci şi dovezi ale prezenţei unor particule sau antiparticule noi sau chiar a unor fenomene care să permită confirmarea teoriilor legate de multivers, găuri negre sau n-dimensiuni. Toate micile descoperiri sunt comunicate imediat comunităţii ştiinţifice CERN şi în final publicate.

Creativitatea din programare

E nevoie de imaginaţie în asemenea experimente sau totul e de o precizie... dumnezeiască?
O, DA! E nevoie de imaginaţie. În fizica particulelor e o imaginaţie legată profund de trecut, adică reluăm unele teorii pe care şi le-au imaginat alţii înaintea noastră (teoriile atomiste ale filosofilor greci Leucip şi Democrit).

„Imaginaţia noastră este singura limită a ceea ce putem spera să realizăm în viitor“- ca să-l citez pe americanul Charles F. Kettering, inventator şi om de afaceri.
Dar nu numai fizicienii au imaginaţie. Ca în orice curs de programare, la cursurile pe care le-am parcurs la CERN se îmbinau limbajul specific programatorilor, plin de acronime (C++, Python, ROOT, Monte Carlo), cu unele unelte software având denumiri care îmi aminteau de mitologia greacă (Athena, Pythia, Delphes, Atlantis) sau de literatura universală –  Rucio (măgarul din Don Quijote), răspunzător de căutările în bazele de date. La sfârşitul cursului în mintea mea deja era ţesută o reţea de fire care legau datele brute cu diverse evenimente ce au loc cu o probabilitate infimă în experimentele CERN.

În general it-iştii şi programatorii au un mod aparte de a-şi exprima imaginaţia. Până acum nu am întâlnit numiri de programe (şi nu numai la CERN) care să exprime puterea absolută: Zeus, Jupiter, Hera etc. Se preferă denumiri de zei din „eşalonul 2”, de eroi sau de preotese cu rol de a determina sau întreţine intrigile la „nivel înalt”. Acelaşi lucru îl constat şi în cazul denumirilor culese din literatură: nu tu Don Quijote că doar nu ne luptăm cu morile de vânt, nu tu Sancho Panza, slujitor credincios, ci Rucio, un măgăruş simpatic!

Filosofia universului

Care sunt marile enigme (ale universului, ale omenirii) legate tocmai de modul în care ştiinţa şi tehnologia încearcă să avanseze la CERN? Fizicienii de acolo se întreabă ce anume, de fapt?
Fizicienii au fost fascinaţi întotdeauna de două lucruri: Macro şi Micro-Cosmosul. Au construit pentru fiecare unelte şi experimente care să permită observarea acestora: Tele şi Micro-Scopul şi când nu au mai putut vedea cu ochii, au început să-şi imagineze căutând răspunsuri la două întrebări spaţio-temporale (2x2):

1. Cât de mare este macro-Cosmosul astăzi? Cât de „bătrân” este Universul?

2. Cât de mică poate fi particula? Cât poate „trăi” această particulă?

Şi pentru a reduce numărul de întrebări s-a mers cu imaginaţia mai departe: „La naşterea sa, Universul era un Punct“ (sau mai corect o singularitate – noţiune care le e dragă deiştilor).

Fizicienii de la CERN caută ca prin ciocnirea protonilor să obţină informaţii despre alte particule subnucleare sau chiar obţinerea experimentală a unui model de singularitate. Mai mult, atunci când nu sunt realizate experimente de ciocnire între protoni, sunt analizate particulele care provin din spaţiu din Punctul primordial.

Şi o părere personală: între „We need a theory of everything” (Stephen Hawking) şi „I'll stop there, I've got to stop somewhere and leave you something to imagine” (Richard Feynman) voi alege întotdeauna să vă las pradă imaginaţiei.

Eşti, se pare, un geek... „fără speranţă“. Nu te sperie modul în care avansează tehnologia? Butonul pe care azi îl atingem, mîine va răspunde cînd îi vom face cu ochiul? Cum vezi lumea peste 50 de ani, din acest punct de vedere?
Sunt în primul rând fizician (deşi mi-ar fi plăcut mai mult denumirea generică de «filosof natural» de pe vremea lui Newton), apoi din 2002 Lector Doctor la Facultatea de Fizică din cadrul Universităţii „Alexandru Ioan Cuza” din Iaşi. Profesiunea îmi este în acelaşi timp şi pasiune. Dar recunosc, sunt dependent de tehnologii: Internet, calculatoare, soft,  gadget-uri şi roboţi. Sunt fascinat tot timpul de modul în care informaţia devine din ce în ce mai facilă, adopt şi testez imediat orice variantă nouă de sistem de operare, limbaj de programare sau soft utilitar.

Ca fizician nu am cum să fiu speriat de modul în care avansează tehnologia pentru că au la bază fenomene foarte bine cunoscute care doar aşteaptă să fie puse în practică. Iată o posibilă filă de jurnal din 2065, nimic pretenţios, doar o lume plină de gadget-uri:

24 iunie 2065

– „Este ora 6:50, afară sunt 17 grade şi mai ai 10 minute pentru a te ridica din pat”, spune noptiera.

După un duş cu apă şi ştiri programat până la 7:15, ajung în bucătărie unde ecranul de pe frigider îmi propune 3 variante de mic-dejun anticipând şi ora la care îl voi termina. Prezenţa într-un anumit loc la serviciu este obligatorie doar în anumite zile, altfel se poate lucra şi de acasă. Agenda îmi zice că astăzi trebuie să plec la serviciu. Aha! OK, 5km cu transportul în comun (ecologic J şi fără ambuteiaje). Obligatoriu la serviciu – o oră de socializare, că doar nu ne-am întâlnit de cîteva zile. Agenda începe să facă singură cu ochiul: bifez sarcinile sau le şterg.

Seara acasă este dedicată familiei, iar după ora 19:00 se închid toate gadget-urile. Doar maşina de spălat a „simţit” că am pus 2 tricouri-3 cămăşi şi că sunt ale mele, le sortează după culori şi le spală folosind balsamul preferat. Cu toţii facem planuri pentru concediu: o pensiune la munte, apă, pădure, trasee turistice, dar cam scumpă pentru că n-are Internet.