Mēs dzīvojam simulācijā? Kārlis Dreimanis, daļiņu fiziķis, - par sevi, par darbu CERN un sazvērestības teorijām. Tas tevi noteikti pārsteigs!

Tāds cilvēks ir Kārlis Dreimanis, Rīgas Tehniskās universitātes (RTU) darbinieks, Augstas enerģijas daļiņu fizikas un paātrinātāju tehnoloģiju centra direktors, eksperimentālo daļiņu fiziķis un viens no latviešiem, kurš Eiropas Kodolpētniecības centrā (CERN) vada zinātnieku grupu. Jauns.lv apvaicājās, kā ir būt par daļiņu fiziķi, noskaidroja, vai mēs dzīvojam simulācijā, un visbeidzot – vai citplanētieši ir iesaistīti pasaules radīšanā?

Pastāstiet par savu nodarbošanos un to, kā nonācāt CERN, jo tas ir visai iespaidīgi!

Eiropas Kodolpētniecības centrā (CERN) atrodas Lielais hadronu paātrinātājs (LHC). Tas paātrina protonus un tad, nozīmētās vietās, tos triec kopā. Šajās vietās notiek četri eksperimenti, kas reģistrē parādības, kas rodas pēc sadursmēm. Šie četri eksperimenti ir: ATLAS, CMS, ALICE un LHCb. Daļiņu fiziķis ir cilvēks, kurš pēta šo sadursmju produktus.

Kā es šeit nonācu? Kā jau lielākajā daļā dzīves situāciju – pateicoties veiksmei, iespējams, arī pareizām izvēlēm, ko, protams, vada veiksme, vēlme darīt, izzināt un saprast.

“Es izvēlējos fiziku, jo no trim eksaktajiem priekšmetiem tā man padevās vissliktāk”

Pabeidzot vidusskolu, kā jau ļoti daudziem jauniešiem, es absolūti nezināju, ko vēlos darīt. Mani vienmēr ir interesējusi daba un lietas, kas saistītas ar eksaktajām zinātnēm. Nav gan teikts, skolā labi mācēju to visu darīt, bet interesēja. 

Absolvēju 1. ģimnāziju (Starptautiskā bakalaurāta programmu). Puse no klases jau zināja, ka brauks uz ārzemēm studēt. Es negribēju būt, kā saka, malējais, tāpēc pieteicos studijām Lielbritānijā. Izvēlējos studēt fiziku, jo no trim eksaktajiem priekšmetiem (ķīmijas, bioloģijas un fizikas) tā man padevās vissliktāk, taču interesēja nedaudz vairāk.

Iestājos Liverpūles universitātē. Es izvēlējos šo universitāti, jo fanoju par Liverpūlas futbola klubu. Universitātē pēc pirmā vai otrā gada varēja izvēlēties pāriet uz jebkuru citu fizikas programmu. Tas bija tāds saucamais integrētais maģistrs – izmācies četrus gadus, un uzreiz iegūsti maģistra grādu. Kas man lika izvēlēties pāriet? Tajā laikā, kad es studēju Lielbritānijā, notika lielas izmaiņas – stipri paaugstinājās studiju maksa. Pārejot uz citu programmu, maksa sanāca zemāka.

Maģistra gada beigās viens no maniem maģistra darba vadītājiem pajautāja, vai esmu pieteicies doktorantūrai. Es atbildēju: “Nē.” Darba vadītājs sacīja: “Ir pagājušas pāris dienas, mēs tevi iekļausim sarakstā ar tiem, kas ir pieteikušies.” Tā nu es aizgāju uz intervijām. Vienīgi tajā gadā bija tikai divas centrāli finansētas vietas doktorantūras programmā daļiņu fizikā, un es biju 4. rindā. Veiksmīgi sakrita, ka man tomēr tika viena no doktorantūras vietām.

Četri gadi studējot pagāja ļoti ātri. Tā kā mācības bija saistītas ar šo eksperimentālo daļiņu fiziku, ko sauc par LHCb, es vienu gadu pavadīju arī CERN. Atbraucot atpakaļ uz Liverpūli, lai pabeigtu doktorantūru, departamenta vadītājs uzrakstīja e-pastu – vai es nevēlos darbu? Protams, vēlējos. Šis darbs bija turpināt nodarboties ar LHCb un citām lietām, kas vairāk saistītas ar detektoriem. Tad mani sakontaktēja ar cilvēku vārdā Toms Torims, kurš tobrīd bija tas, kurš virzīja Latvijas iesaisti CERN un daļiņu fizikā. Viņš piedāvāja, vai es nevēlos būvēt daļiņu fizikas novirzienu Latvijā. Es piekritu. Ir pagājuši jau pieci gadi, un tā es tur esmu, vadu šo institūtu un mūsu zinātnieku grupu.

Kur šobrīd dzīvojat?

Mana dzīvesvieta ir ciematiņš, ko sauc par Senženipuili, turpat Francijas pusē, pāri robežai netālu no CERN, jo CERN arī atrodas uz robežas. Līdz ar to es dzīvoju 2,5 kilometrus no sava ofisa. Tur esmu bāzēts, tur ir suņi, tur ir draudzene, tur ir dzīve – šobrīd tā, un kā tas būs tuvākajā vai tālākajā nākotnē, to laiks rādīs.

Ko šobrīd darāt CERN?

Šobrīd mēs (es, RTU, Latvijas universitāte) esam iesaistīti CMS eksperimentā. Tajā piedalās nedaudz vairāk nekā 6000 cilvēki no 60 institūcijām un 50 valstīm. No Latvijas mūs ir mazāk kā desmit latvieši, kuri darbojas dažādos eksperimentos. CMS eksperimenta dzīves cikls beigsies 2041. gadā, jo tajā pašā gadā beigsies arī paša Lielā hadronu paātrinātāja eksperimenta dzīves cikls.

Šobrīd CERN ļoti aktīvi strādā pie plāna, kas būs nākamā ierīce. Šobrīd visperspektīvākais un arī man visinteresantākais šķiet tā saucamais FCC jeb Future Circular Collider. Tā būs ierīce ar trīsreiz lielāku diametru un magnētiem, kas būs divreiz spēcīgāki, ļaujot mums ieskatīties dziļāk un dziļāk pagātnē, dziļāk un dziļāk protonos, dziļāk un dziļāk daļiņu fizikā. Līdz ar to būs iespējams atklāt kaut ko jaunu. Ja mēs šo uzbūvēsim, tad tās plānotais dzīves cikls būs no 2045. līdz 2095. gadam. Ir arī citas iespējas, piemēram, tā saucamais internacionālais mionu apļveida paātrinātājs (IMCC).

Nedaudz vairāk par CMS

ATLAS un CMS ir general-purpose detektori jeb eksperimenti. Abi detektori ir hermētiski, t.i., simetriski un pilnībā aptver daļiņu sadursmju punktu, taču atšķiras ar vispārējo uzbūvi. ATLAS ir aptuveni 26 metrus garš un 25 metrus augsts cilindrisks detektors, kas sver 7000 tonnas, savukārt CMS ir mazāks — 21 metru garš un 15 metrus augsts cilindrisks detektors —, taču smagāks, 14 000 tonnas. ATLAS konstrukcijā ir vairāk "tukšuma", kamēr CMS ir ļoti blīvs.

Abi detektori lieliski spēj reģistrēt un rekonstruēt visas daļiņas, taču ATLAS ir mazliet labāks elektronu un fotonu noteikšanā, kamēr CMS priekšrocība ir mionu identificēšanā. Ir nepieciešami divi nedaudz atšķirīgi detektori, lai gadījumā, ja viens atrod kaut ko absolūti jaunu (ko mēs saucam par jauno fiziku, piemēram, tumšās matērijas daļiņu, supersimetriju vai jaunu elementārdaļiņu), otrs eksperiments varētu pārbaudīt savus datus un vai nu apstiprināt, ka jaunā fizika patiešām ir atrasta, vai, neko neatrodot, norādīt, ka pirmais eksperiments, iespējams, pieļāvis kļūdu datu apstrādē.

Papildus tam mēs veicam neskaitāmus mērījumus zināmo daļiņu īpašību izpētē. Mēs meklējam arī jaunas daļiņas, kas varētu palīdzēt izskaidrot līdz šim neskaidras parādības:

• supersimetriskās daļiņas;
• tumšās matērijas kandidātdaļiņas;
• potenciālās gravitācijas nesējdaļiņas (gravitoni);
• jaunas rezonanses jeb daļiņas, kas vēl nav pat postulētas.

Kāda ir viena diena fiziķa dzīvē? 

Lielākā daļa tava darba paiet, sēžot pie datora. Brutāli to sauc par kodēšanu, jeb tu vienkārši būvē datorā algoritmus, ar kuriem mēģini analizēt datus, kas ir radušies šajos eksperimentos. To dara ļoti maz cilvēku, tikai vistalantīgākie fiziķi. Bet lielākā daļa eksperimentālo daļiņu fiziķu veic gan nedaudz fizikas analīzi, gan strādā pie šiem detektoru projektiem. Tādējādi daudz laika sanāk pavadīt arī laboratorijās.

Mans darbs vairāk ir uz menedžmenta pusi. Pamosties, pārbaudi e-pastus, atbildi uz e-pastiem, nedaudz pastrādā laboratorijā (šobrīd vienīgi ar to nenodarbojos, jo vairāk skatos, ko dara mani studenti), nedaudz pastrīdēties, pacīnīties par finansējumu.

Pie veselā saprāta mani uztur tas, ka šajā mūsu CERN eksperimentā mums būs jauns apakšdetektors, kuru mēs plānojam ievietot 30. gadā. Šis detektors saucas MTD – Mip Timing Detector. Tas sastāv no divām sastāvdaļām - BTL un ETL. 

Šajā BTL apakšdetektora apakšprojektā man ir izdevies uzkāpt līdz menedžmenta pozīcijai, līdz ar to vadīt šī eksperimenta būvēšanu - CERN, Milānā, Pekinā, ASV divās universitātēs, tostarp Taltekā. Ieguvu šo pozīciju uz vairākiem gadiem. Tas nav atsevišķs darbs, par ko man maksā, es joprojām esmu RTU darbinieks, bet man ir iespēja būt līdera pozīcijā. Tāpēc man sanāk aiziet uz laboratoriju, paskatīties, kā mums sanāk, pasēdēt sapulcēs.

Man pat prātā nenāk, kā tas viss izskatās. 

Cilvēkiem šķiet, ka CERN ir kā prezidenta pils – ārā ir godasardze, un iekšā var tikt tikai ar pierakstu. Pierakstu vajag, bet CERN ir atvērta laboratorija, to var apmeklēt. Šobrīd ir atvērts jauns centrs (Science Gateway), kurā ir daudz dažādas interesantas ekspozīcijas. Centrs strādā katru dienu, izņemot pirmdienas. Bet var arī pieteikt ekskursiju ar kādu no mums pašiem.

Gada beigās un gada sākumā mums ir ikgadējā lielā pauze, apmēram 2 mēnešus, kad sadursmes nenotiek, paātrinātājs nestrādā, tiek veikti dažādi uzlabošanas un salabošanas darbi. Tad, ja ir sarunāta ekskursija, jūs novedīs apskatīt CERN pazemes eksperimentu. Tāpēc droši brauciet ciemos!

Kā ir latviešu komandai sadarboties ar ārzemniekiem? 

Fizika visur ir fizika. Atšķiras tas, kā tiek apmaksātas lietas, kā tās tiek plānots. Patiesībā CERN ir host laboratory (tāda, kas uzņem pie sevis), kurā strādā aptuveni 2 000–3 000 cilvēku, tostarp zinātnieki, menedžments un apkalpojošais personāls. Taču pasaulē ap 17 000–20 000 zinātnieku izmanto CERN kā savu laboratoriju – viņi atrodas savās universitātēs, bet veic eksperimentus tur, attālināti vācot datus un periodiski apmeklējot CERN. Tādējādi vienlaikus CERN darbojas 6 000–10 000 zinātnieku, kas gan nav tā darbinieki. Ikdienā to īpaši nejūt, izņemot nepieciešamību sazināties angliski.

Interesanti, ka neskatoties uz to, ka notiek visādi konflikti pasaulē cilvēki, veicot eksperimentus, spēj sadarboties. Pakistānas un Indijas zinātnieki CERN eksperimentu grupās sadarbojas bez problēmām. Tomēr Krievijas iebrukums Ukrainā radījis lielas problēmas, tostarp arī instucionālas sarežģītības. Līdzīgi ir ar situāciju ap Izraēlu.

Un kā ar to brīvo laiku, sanāk padomāt un padarīt kaut ko citu? Es pieļauju, ka jūs nepavadāt visu laiku iegrimis daļiņu pētniecībā?

Tu nekad īsti līdz galam neizslēdzies, izņemot tad, kad paņem atvaļinājumu. Tad tu patiešām izslēdzies. Jo ir tāda viena lieta – strādājot internacionālajā vidē, mums ir cilvēki, kuri šobrīd ir Amerikā. Līdz ar to tajā mirklī, kad tu ej prom no darba, teiksim, 5, 6 vai 7os, sāk nākt amerikāņu rīta e-pasti, un, kad tu pamodies, to e-pastu ir daudz. Ja ne gluži steidzami, tad tādi, uz kuriem vajadzētu atbildēt, un tad nesanāk smadzenes izslēgt tik daudz, kā gribētos.

Bet, protams, kad izslēdz, tad ir šis tas, ko padarīt. Ženēvā ir tā labā lieta, ka apkārt ir kalni. Uz Alpiem pirmo reizi aizbraukšu – vienkārši pa visu šo laiku nav sanācis. Jā, varbūt to var nosaukt par slinkumu, bet tas ir vairāk tāpēc, ka tad, kad izslēdz smadzenes, tās vienkārši gribas izslēgt, nevis kaut ko darīt.

Kā ar to veselību? Es sapratu, ka sanāk daudz domāt par darbu. Bet vai darbs CERN atstāj iespaidu arī uz veselību? Bija publiski lasāms, ka divi pētnieki darba laikā pie jums noģība.

No mana skatu punkta galvenā veselības problēma ir spēja atdalīt dzīvi no darba. Ja neizdodas pilnībā atslēgties, darbs pamazām kļūst par dzīvi, taču dzīve un darbs ir divas dažādas lietas.

Cilvēki saskaras ar dažāda veida pārslodzi, jo zinātne nekad nebūs pabeigta – vismaz tā mums šobrīd šķiet. Viss ir kā atvērta grāmata, un līdz ar to rodas bezgalības sajūta, ka vienmēr var izdarīt vairāk.

Cilvēkiem nereti šķiet, ka darbs CERN ir bīstams lielās radiācijas dēļ. Tomēr radiācija nebūt nav pats bīstamākais aspekts, īpaši, ja runājam par daļiņu fizikas eksperimentiem. Protams, tajā mirklī, kad paātrinātājs ir ieslēgts un daļiņas tiek triekts kopā un lido ārā, tad jonizējošās radiācijas līmenis ir ļoti augsts. Taču tiklīdz paātrinātājs tiek izslēgts, jau pēc piecām minūtēm iespējams droši ieiet un strādāt.

Daļiņu fizikā fiziski visbīstamākais ir divi faktori : 

1. Darbs ar smagiem objektiem. Ar krānu palīdzību mēs pārvietojam smagas lietas dažādās telpās. Jebkurš smags objekts, ar kuru rīkojas nepareizi, var nokrist, saspiest vai radīt citus nopietnus ievainojumus.
2. Gāzes eksperimentos. Daudzi cilvēki neapzinās, ka viena no bīstamākajām lietām pazemes laboratorijās ir dažādu gāzu, piemēram, šķidrā slāpekļa, šķidrā argona, šķidrā CO₂ un šķidrā hēlija, izmantošana. Atrodoties 100 metrus zem zemes tuneļos vai eksperimentu kaverna telpās, gāzes noplūdes gadījumā var būt ļoti grūti atrast drošu izeju.

Tomēr, ja visi ievēro drošības noteikumus un rīkojas pareizi, nekā bīstama, tajā visā nav.

Kādi ir tie stereotipi par fiziķiem? Varbūt ir kaut kas, ko gribētos lauzt?

Patiesībā šie stereotipi nemaz nav tik aplami. Jā, mums ir cilvēki, kurus varētu raksturot līdzīgi kā tēlus no šova "The Big Bang Theory"( Lielā sprādziena teorija), taču tie noteikti nav vairākumā. Mūsu vidū ir arī daudzi aktīvi cilvēki – slēpotāji, riteņbraucēji un citu sporta veidu entuziasti. Tāpēc gribētos lauzt uzskatu, ka mēs neko citu nemākam darīt kā tikai fiziku. 

Daudziem patīk sazvērestības teorijas par to, ko pie jums melnie caurumi atvērsies, ja jūs tās daļiņas šķaidīsiet. 

Ir ļoti daudz konspirāciju video un teoriju “YouTube”, un jā, lielākā daļa no tām ir vienkārši muļķības. Runājot par melnajiem caurumiem, tur vismaz ir mēģinājums domāt par zinātni, bet šādas teorijas ir viegli atspēkojamas. 

Cik daudz enerģijas būtu jāiegulda sadursmē, lai ar mūsu paātrinātāju, kas darbojas nevis ar Saules – milzīga kodolreaktora – enerģiju, bet gan ar mūsu pašu elektrotīkla jaudu, radītu tādu enerģijas blīvumu? Tās enerģijas absolūti nepietiek, lai radītu tādus melnos caurumus, kādus mēs iedomājamies. Ja mēs visu zemes spēku pārvērstu tīrā enerģijā, tad mēs varētu kādu niecīgu melno caurumu uztaisīt. Tā kā tas principā nav iespējams. 

Mēs nespējam radīt tādu enerģijas blīvumu, lai radītu tādus melnos caurumus, kādus cilvēki iedomājas. Tas, ko mēs potenciāli varam radīt un, iespējams, pat esam radījuši, taču nespējam izmērīt, ir absolūti mikroskopiski, tā saucamie melnie caurumi.

Melnajiem caurumiem ir interesanta īpašība – jo mazāki tie ir, jo ātrāk tie izgaro. Taču tās ir tikai spekulācijas. Mēs nevaram un nekad nespēsim radīt melnos caurumus, jo tam būtu nepieciešami daļiņu paātrinātāji, kas spētu triekt daļiņas ar enerģiju, kas pielīdzināma mūsu Saules masai.

Ko jūs domājat par teoriju, ka citplanētieši radījuši visumu, un tad arī īsti nav ko pētīt?

To var aplūkot arī citādi – uzdodot jautājumu: vai mēs dzīvojam simulācijā? Tajā mirklī, kad spējam radīt jebkādas vides simulāciju, mēs to darām, lai šo vidi pētītu. To pašu darām arī daļiņu fizikā. Ja šo domu aizvedam līdz tā saucamajiem loģiskajiem ekstrēmiem, tad, ja mums būtu iespēja pilnībā simulēt cilvēku dzīvi, mēs to darītu.

Ko tas nozīmē? Tas nozīmē, ka tīri teorētiski, matemātiski runājot, ir daudz lielāka iespējamība, ka mēs dzīvojam simulācijā nekā nē, jo vienmēr būs vairāk simulāciju nekā to, kas simulē simulācijas. Piemēram, ja tu veic eksperimentu, kurā jāizveido 10 simulācijas, tu esi radījis 10 dažādas simulācijas, bet pats joprojām esi tikai viens.

Bet šeit es ieskrienu savā zināšanu limitā – ir daudz dažādu teoriju, kas saka, ka mēs tomēr, visticamāk, dzīvojam realitātē, nevis simulētā realitātē, taču mēs to nevaram izmērīt. Tajā mirklī, kad tu nespēj izmērīt kaut ko, kas varētu tev palīdzēt atbildēt uz jautājumu, tam jautājumam nav jēgas. Līdz ar to nav jēga runāt par to, vai citplanētieši ir radījuši mūs kā simulāciju. Līdzīgi ir ar teorijām par to, vai mēs dzīvojam vienā visumā vai vienā no daudziem visumiem – šobrīd mēs to nespējam nekādā veidā izmērīt.

Tomēr par šīm lietām domāt ir interesanti, arī man tas ir interesanti. Pastāv tāds Dreika vienādojums, kas matemātiski aprēķina iespējamību, ka kaut kur citur Visumā pastāv dzīvība vai pat inteliģenta dzīvība. Šī iespējamība, protams, nav nulle.

Es gribētu domāt, ka mēs neesam vienīgā dzīvība visā visumā. Bet arī tas īsti neko nenozīmē. Iespējamība, ka mēs kādreiz ar kādu citu dzīvību vai inteliģentu būtni sazināsimies, ir tik nereāli niecīga, ka mums praktiski nekādā veidā neietekmē.

Līdz ar to, vai citā visumā atrodas cita dzīvība? Jā. Vai tā kādreiz ir bijusi šeit un uzbūvējusi piramīdas? Viennozīmīgi, nē. Bet tas nenozīmē, ka nevar spekulēt par to, ka kaut kur citur ir vēl kāds, kas skatās uz zvaigznēm un domā par to, kā tās strādā, ja reiz mēs to darām.