Zadranin Damir Buškulić sudjelovao u projektu koji je dobio Nobelovu nagradu za fiziku!

Nobelova nagrada za fiziku za 2017. godinu dodijeljena je za otkriće gravitacijskih valova.

Švedska akademija, odlučila je nagradu dodijeliti Raineru Weissu, Barryju Barishu i Kipu Thorneu, koji su najviše pridonijeli otkriću - javio je Index.

Sva trojica članovi su kolaboracije LIGO-Virgo u kojoj radi više od tisuću znanstvenika, koja je u veljači prošle godine objavila da je po prvi put zabilježila gravitacijske valove nastale u srazu dvaju crnih rupa. U istraživanjima je sudjelovao i Damir Buškulić, fizičar podrijetlom iz Hrvatske koji radi na detektoru Virgo u Italiji. On je za Index u više navrata komentirao i tumačio fiziku koja stoji iza otkrića.

Gravitacijski valovi stvoreni u srazu dvaju crnih rupa prvi put su zabilježeni 2015. godine, a njihovo otkriće proglašeno je jednim od najvažnijih u astronomiji 21. stoljeća.
 

Otkriće koje je potvrdilo Einsteinova predviđanja

Kako su već pisali na Indexu otkriće gravitacijskih valova je, među ostalim, potvrdilo predviđanja Einsteinove opće teorije relativnosti prema kojima bi kretanje tijela trebalo uzrokovati stvaranje gravitacijskih valova, odnosno nabora u prostor vremenu, kao što kretanje metka stvara valove u zraku ili čamac u moru. 

No što je još važnije, ono također otvara vrata za novu vrstu promatranja, baš kao što je to učinio razvoj raznih drugih vrsta teleskopa koji rade na raznim duljinama elektromagnetskog zračenja. Primjerice, radio teleskopi koji primaju radiovalove uspijevaju zabilježiti tijela koja se inače skrivaju iza oblaka prašine i plinova pa se ne mogu vidjeti teleskopima koji rade na vidljivu svjetlost.

Hrvatski fizičar radio na eksperimentu koji je dokazao gravitacijske valove

Posebno je zanimljivo da je u radu kolaboracije Virgo, koja je eksperimentalno dokazala postojanje gravitacijskih valova, sudjelovao i Damir Buškulić, fizičar porijeklom iz Zadra. On je za Index objasnio koliko je i zašto važno to otkriće.

"Ovo je prva detekcija gravitacijskih valova koji su stigli od još jednog para crnih rupa, no ovaj put sa svih triju detektora, uključujući i Virgo", rekao je za Index Buškulić.

Slobodna Dalmacija i Zadarski.hr objavili su i veliki razgovor s Damirom Buškulićem 2016. godine, dok se još nije znalo hoće li i njegov tim dobiti Nobelovu nagradu.

Prenosimo ga opet:

Damir Buškulić je doktor fizike elementarnih čestica i profesor na Sveučilištu Savoie Mont Blanc. Doktorirao je na Sveučilištu u Parizu. Porijeklom je s Vira kod Zadra, ali odselio je u Francusku još kao trogodišnjak s roditeljima. Bilo je to 1967. godine, pa se u Francuskoj i školovao. Od šeste godine posjećuje Zadar barem jednom godišnje. 

Dr. sc. Damir Buškulić jedini je Hrvat koji je „ulovio“ gravitacijske valove što se već drži za jednim od najvećih otkrića 21. stoljeća kojim je potvrđena opća teorija relativnosti čuvenog Alberta Einsteina. Dr. Buškulić dio je tima od 200-tinjak ljudi, uglavnom Francuza i Talijana, koji rade na projektu VIRGO u Italiji što je zapravo malo manja verzija istog takvog projekta LIGO u Americi.

Iako je čitavog života u Francuskoj, dr. Buškulić zapanjujuće dobro govori hrvatski dok razgovaramo u rano poslijepodne na Narodnom trgu u Zadru, na štekatu kavane Lovre. Odjeven u majicu s natpisom Smooth Jazz i s malim ruksakom kao prtljagom, naš sugovornik ostavlja dojam simpatičnog, opuštenog znanstvenika, poput likova iz poznate serije Big Bang Theory. Smije se na tu primjedbu. Kaže: jedan je fizičar u CERN-u dobacio „ako ne misliš na fiziku i dok se ujutro briješ, nisi dobar fizičar“, dodajući odmah za tim:- Ma ne, pa mi smo normalni ljudi. Imamo obitelji, normalan život. Bude dana kada zbilja intenzivno razmišljam o fizici, ali ima i opuštanja, putovanja, kao ovdje u Zadar – kaže nam. Dopratio je, objašnjava, oca koji živi pola na relaciji Francuska - pola u Hrvatskoj u Kožinu pored Zadra, gdje ima kuću. Usput je održao i dva predavanja u Hrvatskoj i odmah se sutradan vraća u Francusku.
 

Iako je dio međunarodnog tima od oko tisuću ljudi u čitavom svijetu koji su lovili (i dokazali) gravitacijske valove, dr. Buškulić je vrlo skroman po pitanju zasluga, a opet vrlo entuzijastičan kad govori o fizici čak i sa sugovornikom koji je zapravo potpuni laik.

- Moj otac je odmah dobio posao u Francuskoj kad smo odselili, tada su takva vremena bila. Mi smo od moje šeste godine dolazili ljeti u Zadar i ja bih ostajao po dva mjeseca tako da je veza sa rodnim krajem ostala. Otac je bio stolar, ja sam odrastao u Francuskoj, studirao, doktorirao i dobio mjesto na Sveučilištu poslije nekoliko godina i sada sam profesor na tom istom Sveučilištu. Fizika elementarnih čestica zainteresirala me još od mladosti. Teško je reći zašto, ali bila je to mješavina fascinacije, a i zbog toga što je kuća bila prepuna enciklopedija. Mada je otac bio stolar, znanje je bilo nešto važno u našoj kući, jako se uvažavalo. Otac naravno nije bio znanstvenik, ali pokazivao je zanimanje. A treći faktor bila je sreća koja me poput neke velike ruke donijela i rekla ti ćeš biti tu i to će biti dobro.

U Zadar volim doći, jednostavno moram doći svake godine, a i s kolegama znanstvenicima u Hrvatskoj počeo sam uspostavljati kontakte, mada je znanost u svijetu, baš kao i u Hrvatskoj, uvijek u teškoj situaciji – ljudi malo u nju ulažu, kao i u kulturu i obrazovanje. Veliki projekti kao što je VIRGO su multimilijunski, doslovno. I samo Amerikanci mogu reći „Ok, uložit ćemo milijardu dolara“ i iduće godine reći „Niste to uspjeli napraviti? Nema veze, završavamo“. U Europi je to drugačije, kad se odluči uložiti u nešto takvo, to mora trajati, što ne znači da je lako dobiti taj novac, ali za te velike projekte ipak ga ima – kaže Buškulić.

Hrvatska nije uključena u projekt VIRGO što ne čudi jer sudjeluje svega pet europskih zemalja: Francuska i Italija kao prve zemlje koje su projekt započele, zatim Nizozemska, Poljska i Mađarska. Američki LIGO uključuje Amerikance, Engleze i Nijemce, te još desetak zemalja. I Japanci grade jedan podzemni detektor, Indijci će ga graditi također pomoću američke tehnologije, u budućnosti postoje planovi izgradnje i Einstein Teleskopa, puno većeg i osjetljivijeg detektora…
 

Kako se osjećate kao jedan od malobrojnih ljudi na svijetu koji su sudjelovali u otkriću gravitacijskih valova? Hoćete li, kao dio tima, dobiti Nobelovu nagradu?

- Osjećaj je radostan, to je neopisivo. Ali ja sam ipak bio dio jednog većeg tima jer današnja fizika se ne može raditi u nekom manjem laboratoriju s jednim čovjekom, pogotovo ne za ovako velike pothvate. Nas tisuću je potpisalo članak, ali ima još tisuću ljudi vjerojatno koji su također radili pa nisu više u kolaboraciji ili su inženjeri, tehničari koji nisu potpisali članak, a isto toliko su važni kao fizičari. Sigurno postoji barem dvije tisuće ljudi koji su radili na tome. Svaki od nas je napravio tisućiti dio toga projekta, što je opet puno jer je puno izazova u tome. 

Što ste zapravo otkrili, odnosno dokazali?

- Einstein je to predvidio 1916. godine kao valove zakrivljenosti prostor-vremena. Može se zakriviti u stvarnosti prostor-vrijeme u što smo se sada i uvjerili, ali da bi to izmjerili morate na njemu postaviti jednu kartu. Ljudi su prije mislili da možete samo zakriviti kartu, ali da se podloga prostor-vremena ipak ne zakrivi. Oni su mislili da se to desilo u Einsteinovim jednadžbama. Nakon toga su shvatili da to ipak nije tako. Trebalo je čekati do 1957. godine da se ustanovi da ti gravitacijski valovi uistinu imaju i da odnose energiju – što nije bilo jednostavno dokazati. Od 60-tih godina pokušavali su se „uhvatiti“ gravitacijski valovi, poznati fizičar Joseph Weber izumio je tzv. Weber bars – šipke za mjerenje gravitacijskih valova i tvrdio je da je 1969. uspio izmjeriti njihovo postojanje.

Ali se 70-tih godina ustanovilo da je postojala greška u kompjutorskom programu. Da su njegova mjerenja bila točna, radilo bi se o tolikoj energiji da bi to bilo nemoguće jer bi se cijeli Svemir srastao za 50 milijuna godina. Mi smo tu 13,7 milijardi godina i to se još nije dogodilo. Nakon toga su fizičar Rainer Weiss iz MIT-a i njegova ekipa počeli raditi interferometre na principu na kojem LIGO i VIRGO sada rade. Ako netko dobije Nobelovu nagradu, to će biti Rainer Weiss, ali to zapravo nitko ne zna. Bilo bi lijepo kad bi čitav tim dobio Nobelovu nagradu, ne zbog novca već zbog toga što je tu bio čitav niz raznih otkrića, ali pustimo to Nobelovom komitetu.

Kako je Einstein prije 100 godina uspio proniknuti u otkrića koja zapravo mijenjaju čitavu spoznaju o svijetu?

- Njegova teorija je geometrizacija gravitacije, a to znači zamisliti gravitaciju kao zakrivljenost nekog prostora. Jednadžbe koje su izašle iz njegovog rada su nelinearne i vrlo su komplicirane. Prva stvar koju fizičar radi kad ima tako komplicirane jednadžbe je da će tražiti da pogleda u kojim se okolnostima one mogu pojednostaviti. Najlakše je bilo ići gledati što se događa s jednim malim poremećajem na ravnom prostoru. Svaki bi teoretičar-fizičar to napravio. Naravno, lako je sada nama to reći, to je on napravio znatno ranije. Kad je završio s tim proračunom, dobio je jednadžbu koja je poznata, zove se valna jednadžba i njen rezultat su – valovi. Od tih jednadžbi ljudi su tražili neke njihove solucije i našli su gravitacijske valove. Poznato je nekoliko solucija kompletnih (ne pojednostavljenih) jednadžbi kao što je na primjer Schwarzschildova solucija, koja je sferična i upotrebljava se za opisati jednu vrstu crnih rupa… Ljudi su našli još neke mogućnosti koje su odgovarale tim jednadžbama.

Vi ste zapravo uhvatili gravitacijske valove koji su nastali srazom dviju crnih rupa što je oslobodilo dovoljne količine energije…

- Te dvije crne rupe kruže jedna oko druge i emitiraju gravitacijske valove koji odnose malo energije cijelom sistemu. Kao satelit koji je visoko u orbiti, ali će zbog trenja malo po malo padati prema Zemlji, te će pri tom ubrzavati istovremeno. Tako i crne rupe sve brže i brže kruže oslobađajući sve veću energiju do srastanja. Način emitiranja gravitacijskih valova ne ovisi samo o masama, jer bi dvije male mase također mogle proizvesti gravitacijske valove, ali je problem što treba emitirati puno gravitacijskih valova za odvući dovoljno energije sistemu da se srastanje desi za vrijeme koje bi bilo manje od životnog vijeka svemira jer inače ne bi nikada vidjeli to srastanje. A mi smo dokazali da je to ovdje slučaj. Da bi proizveli dovoljno gravitacijskih valova i oduzeli energiju tog sistema, morate imati kompaktna tijela, a to su neutronske zvijezde ili crne rupe.

Neutronska zvijezda ima promjer grada Zadra s okolicom, a masu cijelog Sunca i ta tijela mogu toliko gravitacijskih valova odnijeti pa da se za nekoliko stotina milijuna godina one sastanu, a da ih možemo izmjeriti. Mi ne možemo vidjeti frekvencije ispod desetak herca jer ispod frekvencije 10 puta po sekundi tlo vibrira tim frekvencijama i ne možemo vidjeti ništa. Od 10 do tisuću herca, e tu imamo dosta osjetljivosti. Kad signal stigne u našu regiju osjetljivosti od 10 herca mi ga počnemo vidjeti i u slučaju crnih rupa ostaje nekoliko desetinka sekundi dok se srastaju, jer mi vidimo samo kraj srastanja, taj zadnji flash, kroz gravitacijske valove. Nadamo se da ćemo na taj način vidjeti i srastanje neutronskih zvijezda jer bi to značilo frekvencije od tisuću do dvije tisuće herca što može trajati od 30 do 40 sekundi u rasponu od ulaznih 10 herca do tisuću i više herca i na tome radimo, nadamo se da ćemo i to vidjeti.

Utječu li gravitacijski valovi i na vrijeme kao na prostor? Imamo li u tom slučaju i - vremensku mašinu?
 

- Ne, ne radi to tako. Gravitacijski valovi su jako mali, a oni u općoj teoriji relativnosti mijenjaju samo prostor. Možda bi u nekim drugim teorijama i vrijeme mogli malo promijeniti, ali mi smo izmjerili samo koliko se dužina prostora mijenja i nismo našli znak da se i vrijeme mijenja. Uzmete promjer našeg Sunčevog sustava sa Neptunovom putanjom. Neptun je najudaljeniji divovski planet, kojemu je srednja udaljenost od Sunca 30,06 astronomskih jedinica, odnosno 4497 milijuna kilometara. Jedna astronomska jedinica je srednja udaljenost Zemlje od Sunca, a Neptun je 30 puta dalje. Taj promjer se gravitacijskim valovima koje smo uhvatili promijenio dužinom ili širinom - jednog atoma. I to smo izmjerili! Ako uzmete udaljenost našeg Sunca i najbliže zvijezde Proxima Centauri od oko 4 svjetlosne godine, ta dužina bi se sabila sa 40 mikrona što bi bilo pola jedne vlasi! To je doslovno za dlaku i to smo u mogućnosti mjeriti.

Ali ta mala promjena u prostoru veličine pola jedne vlasi mijenja naše spoznaje o Svemiru i svemu što nas okružuje?

- To nam donosi informacije koje nismo imali do sada. Recimo kod supernove, a to je implozija zvijezde koja je potrošila gorivo za održavanje svoga promjera pa je gravitacija „pobjeđuje“ i unutarnji slojevi zvijezde se sabijaju prema centru. Kad se sabiju, dobijete neutronsku zvijezdu ili crnu rupu. U slučaju neutronske zvijezde sva materija se odbija od takve čvrste jezgre i to što se odbija mi vidimo kao eksploziju, ali ne možemo vidjeti što se događa u trenutku odbijanja. Ako u tom trenutku ima gravitacijskih valova koji su emitirani, oni imaju svojstvo da prolaze kroz cijelu materiju skoro bez interakcije i ako ih opazimo bit ćemo u sposobnosti doznati nešto o tome što se desilo u tom trenutku. To za sada ne znamo i otvara nam se novi prozor u svemir.

Postavljate li vi sebi nekad pitanja kao obični čovjek: koliko je velik Svemir, što je na kraju i iza kraja? Ili se usredotočite na ono što znate?
 

- Na ta pitanja opća teorija relativnosti ima odgovore. Ali sad to ne znači da ne trebamo pitati pitanja. Da ne moramo ispitati da li je to istina ili nije, da li ima nešto drugo iza te teorije? To je drugi način pitati sve to i naravno da se svi propitujemo. Govorio sam o fascinaciji i to je dio te fascinacije. Ako prestanemo postavljati pitanja, ne samo da ne radimo više svoj posao, nego ne postojimo bez te znatiželje i to je važno. Znam koliku sreću imam raditi ono što mi se sviđa, a to je izuzetno.

Vi ipak baratate jednim dijelom znanja kojega strašno uzak krug populacije uopće može razumjeti?
 

- Reklo se da je zadnji matematičar koji je znao sve matematike njegovog vremena bio David Hilbert. On je došao do iste jednadžbe kao Einstein u to vrijeme. Zovu se Einstein – Hilbert jednadžbe. Ali Einstein je razumio fizičku smisao te jednadžbe dok je Hilbert bio više matematičar. To je bilo 1915. godine. Od tada do danas, nitko od nas ne zna svu fiziku, svu matematiku, svu informatiku... Svatko od nas je usko specijaliziran, ja primjerice ne znam toliko puno astro-fizike. Znanje ide naprijed, a svaki čovjek ima ograničene mogućnosti mozga da razumije stvari. Neke stvari sam razumio samo prije nekoliko tjedana u fizici, nitko od nas ne prestaje učiti nove stvari i u tim našim eksperimentima treba jako puno različitih specijalizacija. Fizičari elementarnih čestica barataju sa jako puno informacija, to su na CERN-u jako dobro razvili, sada to i mi u VIRGO-u također dobro radimo, ali postoje specijalizacije u optici, laserima, elektronici, mehanici…

A kad se opuštate od svega, što tada radite ovdje u Zadru?
 

- Volim biti uz more, šetati Zadrom i okolicom, opuštati se, posjetiti neki koncert. Supruga je Francuskinja, imam i dva sina, jedan je na fakultetu, drugi ga završava…

Jeste li imali nekih profesionalnih ponuda za suradnju iz Hrvatske?
 

- Ne još. Ali iskreno, imam dovoljno posla i bez toga tako da i ne žudim za nekim dodatnim angažmanima. Ipak, ako su naši fizičari zainteresirani za suradnju, oni su dobro došli.

Mi u Hrvatskoj dosta vrludamo u postranzicijskoj putanji. Vidite li neko „gravitacijsko“ rješenje za nas?
 

- Ne bih se želio u to upuštati. Ja sam kao i svaki drugi čovjek, vidim stvari kako idu… Po mom mišljenju važno je dati dovoljno sredstava kulturi, znanosti i obrazovanju. Možda zato što sam profesor, ali zapravo nema drugog puta u napredak. Društvo koje zaboravi „hodati“ tj. napredovati i postati boljim, propada. Važno je biti dobar u košarci, sportu, ali ne samo u tome. Igrati se, to je jedan dio, a znanje, fascinacija, je drugi dio. Prosvjeta je važna da mladi postanu sposobni nas stare dovesti u budućnost i jedini način je da nauče i da oni sami sebi prave svoju budućnost. A mi je samo pripremamo za sljedeću generaciju – zaključuje dr. sc. Damir Buškulić.