i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 51 — #1 i
i
i
i
i
i
INTERVJU
POGOVOR S PROF. ČRTOMIROM ZUPANČIČEM
Črtomir Zupančič, rojen 1928, je di-
plomiral v Ljubljani leta 1952, kjer
je takoj zatem na Inštitutu Jožef Ste-
fan začel svojo raziskovalno pot fizika.
Sledilo je izpopolnjevanje na Inštitutu
Nielsa Bohra v Københavnu, kjer je
v letih 1952–54 že sodeloval pri po-
membnih odkritjih. Čas od 1960 do
1962 je prebil na Brookhaven Natio-
nal Laboratory v ZDA. Tam je razi-
skoval mehanizem jedrskih reakcij pri
nerelativističnih energijah in sodeloval
pri prvih meritvah delcev, ki jih sevajo
različne tarče pri obstreljevanju s pro-
toni z energijo 30 GeV v novozgraje-
nem pospeševalniku AGS (alternating gradient synchrotron). Pri tem je
skupaj z Arthurjem Schwarzschildom sodeloval pri odkritjih hitrih devtero-
nov in tritonov in pojave razložil s preprostim modelom. Ta model se je
kasneje uveljavil v fiziki reakcij med težkimi ioni z visokimi energijami in je
danes znan kot koalescentni model. Kot konzultant je sodeloval tudi pri Bell
Telephone Laboratories v ZDA. Leta od 1966 do 1968 je preživel kot znan-
stveni sodelavec v CERN-u, kjer se je pridružil skupini Georgesa Charpaka.
Sodeloval je pri začetnih poskusih z večžičnimi proporcionalnimi komorami;
za njihov razvoj je G. Charpak leta 1992 dobil Nobelovo nagrado. Kasneje
je organiziral sodelovanje Charpakove skupine s fiziki z univerz Lausanne
in Zürich, v okviru katerega so potekale pomembne meritve s področja ele-
ktromagnetnih interakcij, povezane z delom Nobelovega nagrajenca iz leta
1957 Tsung-Dao Leeja. Leta 1968 je Črtomir Zupančič postal redni profesor
na Ludwig-Maximilians-Universität v Münchenu (LMU), kjer je nadaljeval
raziskave v fiziki jeder in osnovnih delcev. Leta 1976 se je pridružil skupini
pod vodstvom kasneǰsega Nobelovega nagrajenca Carla Rubbie, ki je pri-
pravljala eksperiment NA4 (kasneje BCDMS) na pospeševalniku SPS (Super
Proton Synchrotron). Leta 1978 je prevzel vodstvo te skupine, ki je v letih
1979–82 izvedla pomembne poskuse, katerih rezultati so bili v skladu z ele-
ktrošibko teorijo Nobelovih nagrajencev (1979) S. Glashowa, A. Salama in
S. Weinberga.
Črtomir Zupančič je bil dve leti predstojnik na Fakulteti za fiziko na
LMU, dve leti dekan te Fakultete in tri leta član akademskega senata na
LMU. Več let je bil član odborov ocenjevalcev za projekte iz fizike visokih
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 51
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 52 — #2 i
i
i
i
i
i
Intervju
in srednjih energij pri nemškem zveznem ministrstvu za raziskave in tehno-
logijo. Šest let je bil predsednik Odbora za srednje energije. V CERN-u je
bil nekaj let član znanstvenega sveta, ki je posvetovalni organ generalnega
direktorja. Leta 2005 je bil izvoljen za izrednega člana Slovenske akademije
znanosti in umetnosti.
Profesor Zupančič, nam za začetek na kratko poveste, iz kakšne družine
prihajate?
Moj oče je bil novinar, pred vojno je bil dolga leta urednik Slovenskega
naroda1, po vojni je bil še nekaj časa v službi pri Ljudski pravici2, ni pa
imel več vodilnih funkcij. Po upokojitvi se je ukvarjal s prevajanjem in na
primer prevedel tudi Dobrega vojaka Švejka3. Njegov prevod je bil pozneje
še večkrat ponatisnjen. Zelo se je zanimal za jezik in lepota ter čistost
slovenskega jezika sta mu veliko pomenila. Oče je bil po rodu kmečki sin.
V tistih časih si niso mogli privoščiti šolanja vseh otrok in moj oče je imel
srečo, njega so namreč poslali v šole le zato, ker njegov stareǰsi brat v šoli ni
bil uspešen in so zato pozneje v šolo poslali še najmlaǰsega sina. Maturiral
je med prvo svetovno vojno in bil takoj zatem mobiliziran. Kot nižjega
oficirja so ga poslali na rusko fronto, kjer je zbežal k Rusom. Nekaj časa je
bil ruski vojni ujetnik. Takrat se je oficirjem tudi v ujetnǐstvu v glavnem
dobro godilo. Potem se je priključil srbskemu ekspedicijskemu korpusu,
ki se je pri Dobrudži4 boril proti Avstro-Ogrski in je imel hude izgube.
Skupaj z drugimi Slovenci pa je prǐsel v spor z vǐsjimi srbskimi oficirji, ki
so korpus šteli za srbski in ne za jugoslovanski. Zato se je potem kmalu
priključil ruski carski vojski. Ruska carska vlada pa je podpirala Srbe in
bi se Slovencem v ruski vojski slabo godilo, če ne bi na srečo prǐslo do
ruske marčne revolucije. V zmedi po marčni revoluciji je oče nekako prǐsel
v Sibirijo, kjer je bil nekaj časa celo visok vojaški poveljnik za velik del
Sibirije. Ko je v Rusiji izbruhnila oktobrska revolucija, je tudi v Sibiriji
1Časopis Slovenski narod so ustanovili slovenski rodoljubi kot protiutež Bleiweisovim
Novicam. Časopis je začel izhajati leta 1868 v Mariboru. Prvi urednik je bil Anton
Tomšič, drugi pa Josip Jurčič. Časopis je promoviral ideje zedinjene Slovenije. Časopis
je redno izhajal do leta 1943. V času 1943–1945 je Slovenski narod izhajal le še enkrat
tedensko v okviru časopisa Jutro kot Ponedeljska izdaja Jutra.
2Glasilo Komunistične partije Slovenije Ljudska pravica je izhajalo občasno že od leta
1934. Po drugi svetovni vojni je časopis Ljudska pravica postal dnevnik. Leta 1959 se
Ljudska pravica združi s časopisom Slovenski poročevalec in izhaja kot dnevnik Delo do
današnjih dni.
3Dobri vojak Švejk je zbirka satiričnih prigod vojaka Švejka v prvi svetovni vojni.
Dobrega vojaka Švejka je napisal češki humorist in satirik Jaroslav Hašek (1883–1923).
Dobri vojak Švejk je bil preveden v več kot 60 svetovnih jezikov.
4Dobrudža, področje v današnji Romuniji in Bolgariji, ki je nekoliko večje od Slovenije.
Z zahoda in severa Dobrudžo omejuje Donava, z vzhoda Črno morje, na jugu pa Dobrudža
zavzema še severnovzhodni del Bolgarije.
52 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 53 — #3 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
prǐslo do obračunavanj. Moj oče je takrat kot vojaški poveljnik zaščitil
lokalne komuniste tako, da jih je pomagal skriti in je po zmagi komunistične
revolucije v Sibiriji zaradi tega postal pravi heroj. Pozneje so komunisti
vse za revolucijo zaslužne ljudi poslali v partijske šole, in tako se je tudi
moj oče znašel v tej šoli. Za oficirje, ki so bili vajeni mnogih privilegijev,
je bilo v partijski šoli življenje težko in prihajalo je do sporov. Zaradi
nesrečnih naključij in nespoštovanja komunistične discipline se je moj oče
znašel v zaporu. V tamkaǰsnjih zaporih pa so vladali madžarski komunisti,
ki so sloveli kot kruti sovražniki ”avstrijskih Slovanov“. Kot zapornik je bilposlan z vlakom iz Omska v Tomsk5. V strahu pred pretepanjem, ki bi se
končalo s kopanjem lastnega groba in ustrelitvijo, je očetu ponoči na vlaku
nekako uspelo da si je prerezal žile in ga je straža zjutraj našla v mlaki
krvi. To je bilo proti pravilom celo za na smrt obsojenega in so ga odpeljali
v bolnico. Zaradi mraza in stradanja v bolnici je zdravljenje trajalo več
mesecev. Ko je končno prǐsel v zapor v Tomsk, so se tamkaǰsnje razmere
umirile. Očetove prestopke so preiskali in ga po nekaj mesecih izpustili,
moral pa si je poiskati delo in ostati v Tomsku. Končno pa je le dobil
dovoljenje, da kot tujec zapusti Sovjetsko zvezo. Na več tednov trajajoči
poti s sibirsko železnico proti zahodu se je nalezel pegavice. V petrograjski
bolnici jo je prebolel in tako postal imun proti pegavici, kar mu je dvajset
let kasneje morda rešilo življenje kot jetniku v nemškem koncentracijskem
taborǐsču Dachau. Iz Petrograda se je vrnil v Moskvo, kjer je na italijanskem
poslanǐstvu dobil italijanski potni list pod pretvezo, da je doma iz okolice
Trsta. Ker je bil zaradi bivanja v Rusiji na seznamu nevarnih komunistov, je
ob vrnitvi v takratno Jugoslavijo imel še dodatno srečo, da je bil poveljnik
mejne policije njegov prijatelj. V Ljubljano se je vrnil šele leta 1922.
Mama pa je bila iz ugledne ljubljanske družine Pircev. Z mojim oče-
tom, Jožetom Zupančičem, sta se poznala že v gimnazijskih letih, saj sta
bila sošolca. Mamin oče je bil znan advokat in družina je bila pred vojno
premožna. Vsako poletje se je družina petih otrok skupaj z mojo staro ma-
terjo in guvernanto preselila v Portorož. Med vojno so pa izgubili večino
premoženja. Mama je med vojno študirala v Pragi francoščino. Po vojni je
v Ljubljani začela študirati še pravo, a študij je končala nosečnost. Oče in
mama sta bila iz zelo različnih družin.
Potem je prišla druga svetovna vojna. Vi ste bili takrat že gimnazijec.
V drugi svetovni vojni je bil oče aktivist Osvobodilne fronte (OF). Po Lju-
bljani je zbiral denar za OF. Po kapitulaciji Italije so ga zaprli in odpeljali
v Dachau, kjer je ostal do osvoboditve in prihoda zaveznikov. Jaz sem bil
med vojno gimnazijec na Klasični gimnaziji v Ljubljani6, pa so me sošolci,
5Omsk in Tomsk sta mesti v jugozahodni Sibiriji.
6Klasična gimnazija v Ljubljani je bila šola, katere začetke delovanja bi lahko postavili
v leto 1563, ko se je začelo protestantsko latinsko šolanje. (Glej Dalǰse opombe.)
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 53
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 54 — #4 i
i
i
i
i
i
Intervju
ki so bili domobransko usmerjeni, skupaj s sošolcem Marjanom Ahčinom
vrgli iz razreda.
Bila je vojna, ampak vseeno, . . . kako „vrgli“ iz razreda?
Ob kapitulaciji Italije jeseni leta 1943 sem bil star že skoraj 15 let in ho-
dil sem v 5. razred osemrazredne Klasične gimnazije v Ljubljani. Ker je
bil moj oče zaradi sodelovanja z OF interniran v Dachau, Marjanov oče,
zdravnik dr. Marjan Ahčin7, pa je bil v partizanih, je bilo na dlani, da tudi
midva z Marjanom simpatizirava z OF. Kot so tedaj rekli, sva bila sovra-
žnika ljudstva. Nekje v začetku leta 1944 so naju domobransko usmerjeni
sošolci pozvali, da sama zapustiva razred. Ko se na poziv nisva odzvala, so
pripeljali okrepitev iz vǐsjih razredov. Skupaj so naju odvlekli iz razreda.
Iz solidarnosti z nama je potem razred prostovoljno zapustil še sošolec Jože
Pogačnik. Taka čistka se je istočasno dogodila še v nekaterih drugih vǐsjih
razredih. Seveda je bilo to v nasprotju z gimnazijskimi pravili in šel sem se
pritožit v direktorat. Direktor je bil Marko Bajuk8, ded slovenskega politika
dr. Andreja Bajuka. Do direktorja tedaj nisem prǐsel, njegova tajnica pa mi
je sporočila, da me bo poklical, ko bo zadevo preučil. Čez nekaj tednov me
je direktor res poklical na zaslǐsanje. Zapisnik je moral pisati naš razrednik
in profesor latinščine Rudolf Južnič, za katerega sem vedel, da se s takimi
postopki ni strinjal, a pomagati mi ni mogel. Po nekaj uvodnih vprašanjih
in odgovorih se je zaslǐsevanje končalo nekako takole.
Direktor: ”Ali odobravate partizanske zločine?“Jaz: ”Zločinov nikoli ne odobravam, tudi pri partizanih ne.“Direktor: ”Kaj pa potem odobravate pri partizanih?“Jaz: ”To, da se borijo proti Nemcem.“
Če bi zapisnik prǐsel v roke okupatorjem, bi me zaradi predrznosti mojih
odgovorov gotovo poslali vsaj v delovno taborǐsče. Seveda nisem pričako-
val, da bi me Bajuk oprostil. Vendar sem nekaj tednov po zaslǐsanju dobil
sporočilo, da sem spet sprejet na Klasično gimnazijo. Sreča je hotela, da
je bil moj stric dr. Savo Pirc, Bajukov zobozdravnik, in tako je stričevo
posredovanje pripomoglo k moji vrnitvi v šolo. V razred se je lahko vrnil
tudi Marjan Ahčin. Zanimivo pa je, da Jožeta Pogačnika, ki je sam solidar-
nostno izstopil, niso hoteli sprejeti ali pa se sam ni hotel vrniti. Razgretim
7Dr. Marjan Ahčin (1903–1988) je bil zdravnik in partizan od leta 1941, pozneje v času
1945–1950 član vlade Ljudske republike Slovenije (LRS) in v letih 1945–1946 minister za
narodno zdravje LRS, od 1946–1950 pa prav tako minister preimenovanega Ministrstva
za ljudsko zdravstvo LRS.
8Marko Bajuk (1885–1961) je bil pred vojno ravnatelj Klasične gimnazije v Ljubljani,
pozneje tudi vodja begunske gimnazije v Avstriji. Bajukova družina emigrira v Argentino.
Sin Marka Bajuka, Božidar Bajuk ima sina Andreja Bajuka, ki je po vrnitvi iz Argentine
leta 2000 postal predsednik slovenske vlade, v času 2004–2008 pa je bil finančni minister.
54 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 55 — #5 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
domobranskim sošolcem najina vrnitev ni bila všeč in najvneteǰsa med njimi
sta kmalu izginila iz razreda. Menda sta kot domobranca padla v bojih.
Spomini na čas študija v letih 1947–1952?
Moj profesor matematike in fizike na gimnaziji je bil dober matematik, ka-
sneje je tudi postal učitelj matematike na eni izmed fakultet Univerze v
Ljubljani, mislim pa, da za fiziko ni imel najbolǰsega smisla. Predaval je
po Adlešičevih9 knjigah in obtičal sem že na prvih straneh. Nisem mogel
razumeti pojmov, kot so hitrost in pospešek, ker sem želel razumeti nji-
hovo matematično ozadje. Ves mesec sem se mučil in seveda nisem mogel
sam najti Leibnizevega in Newtonovega infinitezimalnega računa. Kolikor
se spominjam tedanje Adlešičeve knjige, na primer formula
v =
∆x
∆t
ni bila nikjer razložena, niti nisem vedel, kako naj smiselno izberemo velikost
količine ∆t (namreč odvisno od merske natačnosti). Celo eksperimentalni
fizik s tako ”nedefinicijo“ nima kaj početi, še manj pa ubogi srednješolec.Begali so me izjemno težki koncepti limite in infinitezimalnega računa, ki
jih pri matematiki tedaj nismo obravnavali. Po svoje je Adlešičeva knjiga
dosegla enega od svojih namenov. Jeza, da je ne razumem, je bistveno
prispevala k moji odločitvi za študij fizike.
Klasično gimnazijo je obiskoval tudi prof. Vidav10, pa prof. Gosar11 in
prof. Povh12. Izobrazba, ki jo je dajala klasična gimnazija, je pozneje v
študiju (tudi naravoslovja) koristila mnogim. Jaz sem vedno trdil, da je za
vǐsjo matematiko latinščina celo bolǰsa priprava kot matematika. Na klasični
gimnaziji smo imeli latinščino osem let. Na koncu smo prebirali zahtevne
tekste Tacita13. Spomnim se maturitetnega teksta – ves odstavek en sam
dolg stavek iz Tacita. Slovnično zapleten tekst, ki ga nisi mogel razumeti,
če nisi res popolnoma obvladal strukture jezika. Problem je bil še najbolj
podoben dekodiranju, saj je šlo za kompleksno povezovanje medsebojnih
pomenov in strukture besed. In prav to je tisto, česar se mora človek naučiti
pri študiju matematike ali fizike oziroma pri kvalitetnem znanstvenem delu
kakršnekoli vrste. Gimnazijska matematika pa je preprosteǰsa in zahteva
predvsem, da se nekaj naučǐs bolj ali manj na pamet.
9Miroslav Adlešič (1907–2002), avtor učbenikov za fiziko.
10Ivan Vidav, rojen 1918, profesor matematike na Univerzi v Ljubljani, član SAZU od
1958. Glej intervju v Obzornik mat. fiz. 54 (2007), št. 6.
11Peter Gosar, rojen 1923, profesor fizike na Univerzi v Ljubljani, član SAZU od 1969.
12Bogdan Povh, rojen 1932, profesor fizike na Univerzi v Heidelbergu in direktor na
Max-Planck inštitutu, član SAZU od 1975.
13Gaius Cornelius Tacitus (okoli 56–117), politik in zgodovinar rimskega cesarstva, naj-
bolj znan po delih Annales in Historiae, ki opisujeta rimsko cesarstvo v času približno od
40 pr. Kr. do 90 po Kr.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 55
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 56 — #6 i
i
i
i
i
i
Intervju
Med študijem smo morali redno opravljati t. i. delne izpite iz najva-
žneǰsih obveznih predmetov. Med njimi so bili izpiti iz fizike pri profesorju
Peterlinu14 najzahtevneǰsi. Prvi izpit sem pri njem dobro opravil in tudi
spoznal njegov način spraševanja. V približno eni uri je dodobra izprašal
kandidata. Hitro je skakal z enega področja na drugo, hitro nadaljeval tam,
kjer je bilo znanje solidno, in se poglobil na mestih, kjer se je znanje štu-
denta zdelo negotovo. Pri drugem izpitu sem, priznam, uporabil zvijačo.
Dobro sem bil pripravljen za izpit, ki je obsegal poglavja fizike atomov in
molekul ter magnetizem. Še posebej natančno in poglobljeno pa sem bil
pripravljen na vprašanja iz magnetizma. Zato sem ob vprašanju iz magne-
tizma najprej okleval, jecljal in se lovil in tako profesorja Peterlina pripravil
do tega, da je prav tu začel vrtati v moje znanje in sem se na svoje veliko
zadovoljstvo lahko izkazal. Nikoli ne bom vedel, ali je sprevidel, da sem ga
ujel v past, a zagotovo mi tega ni zameril. Mislim, da sem bil prav takrat
dokončno sprejet v skupino mladih fizikov, ki nas je profesor Peterlin oce-
nil kot perspektivne. Postal sem njegov pomožni asistent. Leta 1952 sem
imel opravljene vse delne izpite in sem se želel resno poglobiti v študij za
diplomski izpit, ki bi ga opravil šele naslednje leto. Sicer so mi starši zago-
tavljali vse potrebno za nemoten študij, takrat pa mi je oče rekel: ”Sinko,še eno dodatno leto te ne bom več redil.“ Do smrti mu bom hvaležen za to
nepopustljivost. Prisilil me je namreč, da sem hitro diplomiral in se lahko
posvetil študiju fizike na veliko bolj produktiven način, kot je pasivni študij.
Kmalu po diplomi ste odšli v København?
Jugoslavija je imela takrat tri nuklearne inštitute, B. Kidrič v Vinči, v bližini
Beograda, R. Bošković v Zagrebu in J. Stefan (IJS) v Ljubljani. Niels
Bohr15 je bil takrat predstojnik svetovno znanega inštituta v Københavnu
in Danska je tudi Jugoslaviji ponudila štiri štipendije za izpopolnjevanje
mladih fizikov v Københavnu. Eno štipendijo je dobila Ljubljana in Peterlin
je izbral mene. Tako sem prǐsel v København decembra 1952 in ostal tam
do poletja 1954. Po vrnitvi na IJS me je že naslednje leto, to je leta 1955,
čakalo služenje vojaškega roka.
Takratno jugoslovansko politično in vojaško vodstvo je imelo veliko željo po
atomski bombi. Se je to poznalo pri pomenu in denarju, ki so ga za razvoj
dobili predvsem omenjeni inštituti Boris Kidrič, Ruđer Bošković in Jožef
Stefan?
Da, IJS se je v nekaj letih od mojega odhoda v København do vrnitve iz
vojske močno okrepil. Verjetno so bili vzroki prav v željah jugoslovanskega
političnega in vojaškega vodstva po lastni atomski bombi. Leta 1955 je
14Anton Peterlin (1908–1993) slovenski fizik svetovnega slovesa. Član SAZU od 1946.
15Niels Henrik D. Bohr (1885–1962), danski fizik, eden najbolj poznanih fizikov iz za-
četkov dvajsetega stoletja. Nobelova nagrada leta 1922.
56 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 57 — #7 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
Aleksandar Ranković, takratni zvezni minister za notranje zadeve in eden
najožjih sodelavcev predsednika Tita, prevzel vodstvo Zvezne komisije za
nuklearno energijo (ZKNE). Vodje treh nuklearnih institutov, profesor Pe-
terlin v Ljubljani, profesor Supek16 v Zagrebu in profesor Savić17 v Beo-
gradu, so položaj dobro izkoristili in dobili prepotrebna sredstva za razvoj
inštitutov ter naravoslovnih znanosti nasploh. Seveda so se fiziki naivnosti
generalov, ki so tudi radi obiskovali omenjene inštitute, za hrbtom lahko
le smejali. Stvari so nekaj časa lepo tekle, pozneje, ko ni bilo hitrih re-
zultatov, pa so se razmere začele zaostrovati tako v odnosu do oblasti, kot
tudi zaradi različnih interesov znotraj inštitutov samih. Leta 1957 je Boris
Kraigher, tedanji predsednik Izvršnega sveta Ljudske republike Slovenije,
torej takratni predsednik slovenske vlade, od Peterlina prevzel predsedova-
nje Upravnega odbora IJS. Politiki so bili nad (ne)delom fizikov, kot so si
ga naivno predstavljali, čedalje bolj razočarani. V spominih na IJS18 sem
prebral, da sem bil ob koncu leta 1957 imenovan v petčlansko komisijo pod
vodstvom M. Osredkarja19, ki naj bi izdelala Predlog za perspektivno usme-
ritev in reorganizacijo IJS. Spomnim se le precej brezobličnega ”raporta“ priBorisu Kraigherju spomladi leta 1958, katerega namen mi ni bil jasen. Po
reaktorski nesreči v Vinči 15. 10. 1958, ki je zahtevala eno smrtno žrtev in
več ranjenih, so politiki dokončno ugotovili, da znanstveniki niso sposobni
pravilno voditi inštitutov. Vsi vodje inštitutov razen prof. Supka v Zagrebu,
ki je prevzel tudi predsedovanje Strokovnega sveta ZKNE, so bili odstavljeni.
Peterlina je zamenjal Moljk20, ki je po odstopu Supka postal tudi predse-
dnik Strokovnega sveta ZKNE. Novi direktor IJS je postal Šinkovec. Eden
njegovih najresneǰsih ukrepov je bila uvedba enotnega delovnega časa od
sedmih zjutraj do poltreh popoldan. Razen varnostnikom je bilo zadrževa-
nje v prostorih inštituta izven delovnega časa prepovedano. Za raziskave na
betatronu21 je bila to največja neumnost. Betatron je potreboval vsaj osem
ur od zagona do ustalitve, ki je omogočala meritve. Tako se je delo na be-
tatronu praktično ustavilo. Moja pobuda za nedolžno javno demonstracijo
proti uvedbi enotnega delovnega časa je zadostovala, da je moje delo na IJS
postalo nemogoče in sem se preselil na univerzo. Pozneje pa sem zaradi tega
imel tudi še dodatne težave z izdajo potnega lista, pa sem kljub temu jeseni
leta 1960 lahko odpotoval v ZDA na Brookhaven National Laboratory, kjer
16Ivan Supek (1915–2007), profesor jedrske fizike na zagrebški univerzi, filozof in pisatelj.
(Glej Dalǰse opombe.)
17 Pavle Savić (1909–1994), srbski kemik in fizik. (Glej Dalǰse opombe.)
18M. Osredkar in N. Polenec (ur.): Pripovedi o IJS, Ob 50-letnici IJS, str. 35–36,
Ljubljana, IJS 2000.
19Milan Osredkar (1919–2003), profesor fizike na Univerzi v Ljubljani in direktor IJS v
času 1963–1974.
20Anton Moljk (1916–1998), profesor fizike na Univerzi v Ljubljani.
21Betatron, pospeševalnik elektronov. (Glej Dalǰse opombe.)
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 57
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 58 — #8 i
i
i
i
i
i
Intervju
sem ponovno ujel korak z okoljem, v katerem so bili raziskovalni dosežki
odločilno merilo uspeha.
Doktorirali ste v Ljubljani pri profesorju Peterlinu?
Formalno sem doktoriral v Ljubljani pri prof. Peterlinu. Profesor Peterlin je
bil takrat veliko ime slovenske fizike. Kaj več o prof. Peterlinu in o zanimi-
vih dogajanjih tistega časa lahko preberete v Zborniku Antona Peterlina22.
Doktorat sem napisal, ko sem bil star sedemindvajset let, tik preden sem
moral k vojakom. Doktorat je bil le povzetek mojega dotedanjega dela, ki
je temeljilo na eksperimentalnem delu v Københavnu in na teoretskih študi-
jah, ki sva jih v Ljubljani opravila skupaj z Darkom Jamnikom23. Leta 1955
sem odšel na služenje vojaškega roka in tik pred tem oddal doktorsko delo.
Zagovor sem opravil kot vojak leta 1956. V komisiji so bili poleg prof. Pe-
terlina še prof. Vidav, prof. Kuščer24 in prof. Supek iz Zagreba. Bil pa je
to zagovor le formalne narave. Doktorat je bil sprejet in potrjen na podlagi
člankov, objavljenih v uglednih mednarodnih fizikalnih revijah. Sicer pa še
dobro, da je bilo tako (nasmeh). Vojska mi je namreč tako omračila um, da
zagovora gotovo ne bi opravil dobro, če bi bil zelo resen in poglobljen.
Bil je to doktorat iz jedrske in atomske fizike. V jedrski fiziki sem
sodeloval pri odkritju in prvih raziskavah tako imenovanega coulombskega
vzbujanja jeder, ki je bila takrat zelo pomembna metoda za potrditev ko-
lektivnega jedrskega modela Aage Bohra25, Bena Mottelsona26 in Jamesa
Rainwaterja27, za kar so ti trije fiziki leta 1975 dobili Nobelovo nagrado.
Dejanski eksperimentalni odkritelj coulombskega vzbujenega stanja je bil
moj danski kolega in eden izmed kasneǰsih direktorjev Bohrovega inštituta
Torben Huus28, ki je že leto prej pri eksperimentih opazil spektralno črto,
ki pa je ni znal razložiti. Pozneje je med Mottelsonovim seminarjem o teda-
nji novi teoriji Ter-Martirosjana29 pomislil, da je omenjena spektralna črta
ustrezala prvemu vzbujenemu stanju tantala30. Eksperimentalno delo, ki
je potrdilo to hipotezo in odkrilo tudi drugo vzbujeno stanje tantala, sva s
22V. Bukovšek et al. (ur.): Anton Peterlin 1908–1993, Življenje in delo. Zbornik ob
stoletnici rojstva akademika Antona Peterlina, prvega direktorja Instituta
”
Jožef Stefan“,
Slovenska akademija znanosti in umetnosti in Institut Jožef Stefan, Ljubljana, 2008.
23Darko Jamnik, rojen 1925, profesor fizike, utemeljitelj eksperimentalne fizike jedra na
Institutu Jožef Stefan v Ljubljani.
24Ivan Kuščer (1918–2000), profesor fizike na Univerzi v Ljubljani.
25Aage Niels Bohr, (1922–2009), danski fizik, sin veliko bolj znanega Nielsa Bohra,
Nobelova nagrada 1975.
26Ben Roy Mottelson rojen 1926, amerǐsko-danski fizik, Nobelova nagrada 1975.
27Leo James Rainwater (1917–1986), amerǐski fizik, Nobelova nagrada 1975.
28Torben Huus (1919–2006), danski fizik.
29Karen Avetovič Ter-Martirosjan (1922–2005), gruzijski fizik, veliko ime ruske fizike in
Inštituta za teoretično in eksperimentalno fiziko v Moskvi.
30Tantal, lat. tantalum – Ta.
58 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 59 — #9 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
Torbenom Huusom objavila v ugledni znanstveni reviji Danske akademije
znanosti31.
Pozneje sva se pa z Jamnikom v Ljubljani lotila teoretskega obravnava-
nja ionizacije atomske lupine K pri trkih težkih nabitih delcev s tantalom.
Problem je bil v tem, da eksperimentalni pridelek spektralne črte K (ki je
spremljala jedrske črte v spektru) ni bil v skladu z obstoječo nerelativistično
teorijo. Tantal je pa že dovolj težak, da so relativistični prispevki pomembni
pri njegovi notranji elektronski lupini. Zato sva se z Jamnikom lotila izra-
čunov z relativističnimi valovnimi funkcijami. To je bilo tako komplicirano,
da si nikoli pozneje nisem več želel lotiti se relativističnih valovnih funkcij.
Zagotovo z računi tudi nikoli ne bi prǐsla do konca, če ne bi bila poslušala
Plemljevih predavanj o funkcijah kompleksnih spremenljivk. Plemelj32 nas
je dobro naučil kompleksne integracije in s temi orodji je bilo mogoče inte-
grale, ki so nastopali v najini fizikalni teoriji, izračunati. Šele ko sva sama z
računanjem na roko prǐsla do rezultatov, sem našel reference o teoriji tako
imenovanih posplošenih hipergeometričnih funkcij dveh spremenljivk, ki so
jo matematiki dodelali že deset let pred nama. Funkcije, s katerimi sva ra-
čunala, so bile zelo nesramne: njihove numerične vrednosti je bilo mogoče
izračunati le z uporabo alternirajočih vrst, ki konvergirajo zelo počasi. Da
bi z izračuni prǐsli v okvire natančnosti 1 %, je bilo treba izračunati okrog 20
členov. Takrat ustreznih računalnikov v Ljubljani še ni bilo. Z Jamnikom
sva si pomagala tako, da sva najela študenta Trampuža, ki je pozneje delal
na IJS, je pa že pred leti umrl. Pomagal nama je tako, da je na švedskem
elektromehanskem računalu Facit33 izračunaval posamezne vrednosti funk-
cij. Pri tem sva z Jamnikom morala izdelati tudi postopek za odkrivanje in
preverjanje računskih napak, ki so bile neizogibne pri takšnem računanju.
Bilo je težko, a vendar zanimivo.
Bi lahko kaj več povedali o vašem bivanju v Københavnu? Podrobnosti
vašega dela v fiziki na Bohrovem inštitutu sicer niti jaz niti mnogi naši
bralci ne bi razumeli, gotovo pa lahko poveste še kaj zanimivega o tako
31T. Huus in Č. Zupančič: Excitation Of Nuclear Rotational States By The Electric
Field Of Impinging Particles, Matematisk-Fysiske Meddelelser, Kongelige Danske Viden-
skabernes Selskab 28 (1), 1953 (glasilo Danske kraljeve akademije znanosti. Drugače od
SAZU danska
”
Videnskabernes Selskab“ nima umetnikov kot članov. Ti imajo lastno
”
Akademijo“, ki pa je obenem šola za umetnost.).
32Josip Plemelj (1873–1967), slovenski matematik svetovnega slovesa. Prvi rektor lju-
bljanske univerze. Član SAZU od ustanovitve leta 1938. Bil je tudi član hrvaške, srbske,
jugoslovanske in bavarske akademije znanosti.
33Facit (Facit AB), Švedska korporacija, ki se je v letih 1922 do 1970 razvila v močno
mednarodno tehnološko firmo, ki je proizvajala elektromehanske računske stroje. Na
vǐsku svoje moči je zaposlovala približno 15 000 ljudi v več kot 100 državah. Leta 1971 je
s pojavom japonskih elektronskih računal družba Facit zelo hitro propadla. Preostanek
firme sta pozneje prevzela Elektrolux in Ericsson.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 59
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 60 — #10 i
i
i
i
i
i
Intervju
velikem človeku, kot je bil Niels Bohr, ki ste ga v Københavnu večkrat
srečali.
To je dolga zgodba. V København na Bohrov inštitut34 sem prǐsel, kot
rečeno, z dansko štipendijo. Delal sem eksperimentalno na Van de Gra-
affovem35 pospeševalniku. O zgodovini razvoja atomske fizike, ki je tako
tesno povezana z življenjem Nielsa Bohra, lahko veliko preberete na primer
v knjigi Abrahama Paisa Niels Bohr’s Times36. Zanimivo je omeniti, kako
zelo so na Danskem spoštovali Nielsa Bohra in njegove znanstvene dosežke.
To najbolje opǐse danski državni protokol, ki so ga uporabljali pri proslavah
ali slavnostnih sprejemih. Na takih slavjih je najprej nastopila kraljeva dru-
žina, zatem sta prǐsla na vrsto predsednik vrhovnega sodǐsča in predsednik
vlade, sledil je Niels Bohr z ženo, potem pa šele ministri in drugi visoki
državni uslužbenci. Bohr s svojo družino je v Københavnu imel tudi častno
dosmrtno stanovanje v gradu Carlsberg37, s čimer mu je država izkazala še
prav posebno priznanje. Dobro se spomnim tudi Bohrovega obiska v Jugo-
slaviji. Kmalu po moji vrnitvi iz vojske, torej nekaj let po mojem bivanju
v Københavnu, je Bohr najprej obiskal Beograd in Zagreb. V Zagreb sem
šel ponj skupaj s šoferjem in s Peterlinovim službenim avtomobilom.
Leta 1922 je Niels Bohr prejel Nobelovo nagrado. Istega leta je kot nobe-
lovec predaval v Göttingenu, kjer ga je poslušal tudi mladi Werner Heisen-
berg38 in menda celo oporekal Bohrovi matematiki med predavanjem. Bohr
je takoj opazil Heisenbergovo bistrost in tedaj se je začelo njuno dolgotrajno
in kontroverzno poznanstvo. Ali o teh zanimivih zgodbah39 veste kaj več?
Veliko o tem ne vem. Nekaj mi je povedal Torben Huus, od Bohra, nje-
govega sina ali od koga iz njegove družine pa nisem o tem nikoli nič slǐsal.
Enkrat sem bil skupaj s Heisenbergom povabljen na večerjo k danskemu
teoretskemu fiziku Christianu Møllerju40, a o srečanju med Bohrom in Hei-
34Inštitut Nielsa Bohra za teoretično fiziko je del Inštituta Nielsa Bohra za astronomijo,
fiziko in geofiziko na Univerzi v Københavnu. (Glej Dalǰse opombe.)
35Robert Jemison Van de Graaff (1901–1967), amerǐski fizik in izumitelj visokonape-
tostnega elektrostatičnega generatorja, ki se uporablja kot pospeševalnik nabitih delcev.
Instrument je našel številne uporabe ne samo v atomskih raziskavah ampak tudi v indu-
striji in medicini. Prvi instrumenti so dosegali energije protonov do 1,5 MeV.
36A. Pais: Niels Bohr’s Times: In Physics, Philosophy, and Polity, Oxford, Clarendon
Press, 1991.
37 Dvorec je postavil ustanovitelj pivovarske družbe Carlsberg Jacob Christian Jacobsen
(1811–1887). (Glej Dalǰse opombe.)
38Werner Karl Heisenberg (1901–1976), nemški fizik in Nobelov nagrajenec za fiziko
leta 1932. Heisenberg je bil vodja nacističnega jedrskega programa. (Glej Dalǰse opombe.)
39Bohr in Heisenberg sta bila pred vojno tudi osebna prijatelja, druga svetovna vojna
pa ju je ločila. (Glej Dalǰse opombe.)
40Christian Møller (1904–1980), za Nielsom Bohrom najpomembneǰsi danski teoretski
fizik v prvi polovici preteklega stoletja.
60 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 61 — #11 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
senbergom leta 1941 ni bilo govora. Po besedah Torbena Huusa Heisenberg
po vojni ni bil nikoli več povabljen k Bohrovim na dom. Po informacijah, ki
so prǐsle od Nielsa Bohra, naj bi se Heisenberg na srečanju z Bohrom leta
1941 obnašal precej naduto kot predstavnik okupatorjev in praktično pre-
vzel vodenje inštituta. Po vojni sem v Ženevi spoznal Heisenbergovo hčerko
(ki je poročena s fizikom). Od nje sem slǐsal drugo interpretacijo tega do-
godka. Heisenberg naj bi poskušal Bohrov inštitut čim bolj zavarovati pred
nacističnimi vplivi in je zato prevzel vodenje inštituta. Verjetno sta obe
verziji resnični in se je enemu zdelo tako, drugemu pa drugače.
Veste mogoče kaj o dejanskem stanju nemških atomskih raziskav med drugo
svetovno vojno? Kako blizu atomske bombe so bili Nemci? Na tistem
slavnem srečanju med Bohrom in Heisenbergom leta 1941 v Københavnu
naj bi po nekaterih interpretacijah Heisenberg Bohru sporočil, da je Nemčija
že zelo daleč v atomskih raziskavah, in se obenem zavzemal za zavezništvo
znanstvenikov, ki naj ne bi proizvedli atomskega orožja, po drugi strani pa
naj bi od Bohra skušal izvedeti, v kakšnem stanju je bil zavezniški jedrski
program. Kaj je bilo dejansko res?
Žal ne vem kaj dosti več, kot je napisano. Po Bohrovi interpretaciji je Hei-
senberg od njega poskušal pridobiti informacije o tem, kaj ve o amerǐskih
in angleških atomskih raziskavah na področju atomske bombe. Podrobnosti
bo najbrž nemogoče ugotoviti. Heisenbergova interpretacija pa pravi, da je
skušal z Bohrom doseči sporazum, da ne eni ne drugi ne bi razvijali atomske
bombe. Ne vem, ne zveni zelo prepričljivo, saj Bohr takrat ni imel velikega
vpliva na to, kar se je dogajalo v Ameriki ali Angliji. Šele pozneje, ko je zbe-
žal, se je vključil v znanstvene dejavnosti v teh dveh državah in je dejansko
prispeval k projektu Manhattan41. Takrat je bil najvplivneǰsi znanstvenik
Einstein42, ki je s svojim znanim pismom Roosveltu dejansko sprožil začetek
projekta Manhattan. Niels Bohr, Lise Meitner43, Otto Frisch44 in drugi so
v letih tik pred drugo svetovno vojno pojasnili mehanizem cepitve uranovih
jeder. Otto Hahn45 in Fritz Strassmann46 sta odkrila cepitev urana. Prav
Bohr je bil zaslužen za razlago cepitve, ki je temeljila na bombardiranju
41 Projekt Manhattan je bil tajni zaveznǐski projekt raziskav s ciljem izdelati atomsko
bombo v času druge svetovne vojne. (Glej Dalǰse opombe.)
42Albert Einstein (1879–1955), nemško-̌svicarsko-amerǐski fizik judovskega porekla, naj-
bolj znan fizik dvajsetega stoletja. Nobelov nagrajenec leta 1921.
43Lise Meitner (1878–1968), avstrijsko-̌svedska fizičarka, poleg nobelovca Otta Hahna
najzaslužneǰsa za odkritje cepitve jedra. Teta Otta Frischa.
44Otto Robert Frisch (1904–1979), avstrijsko-britanski fizik, pomemben sodelavec pro-
jekta Manhattan in pomemben razvijalec detonatorskega mehanizma prve atomske bombe.
Nečak Lise Meitner.
45Otto Hahn (1879–1968), nemški kemik. (Glej Dalǰse opombe.)
46Friedrich Wilhelm
”
Fritz“ Strassmann (1902–1980), nemški kemik. (Glej Dalǰse
opombe.)
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 61
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 62 — #12 i
i
i
i
i
i
Intervju
lahkega in redkega uranovega izotopa urana 235 s počasnimi nevtroni. Na
teh ugotovitvah je slonela izdelava amerǐske atomske bombe, saj je prva47
atomska bomba delovala na osnovi cepitve urana 235. Druga48 pa je že
temeljila na plutoniju 239.
Bi lahko še kako komentirali velika imena, kot so bili Bohr, Oppenheimer,
Heisenberg in drugi pomembni znanstveniki moderne fizike?
Oppenheimerja nisem nikoli srečal. Od drugih velikih imen se spomnim Pau-
lija49. Bil je osebno prijeten in v fizikalnem svetu vpliven človek. Enkrat,
ko je bil na obisku v Københavnu, so mu predstavili novo teorijo kolektiv-
nega modela jedra, v kateri je imel pomembno vlogo Bohrov sin Aage Bohr;
bil sem na seminarju, kjer je ta predstavitev potekala. Pauli je bil takrat
arbiter v teoretični fiziki in veljalo je, da je novo teorijo mednarodna sku-
pnost fizikov sprejela za svojo, ko ji je Pauli ustrezno prikimal. Medtem ko
je Aage Bohr predaval (navzoč je bil tudi Mottelson), je začel Pauli zna-
čilno odkimavati. To je bil znak, da se ni strinjal. To odkimavanje se je
imenovalo Paulijev Zitterbewegung50. Zitterbewegung je pri Pauliju pomenil
počasno vodoravno nihanje glave z naraščajočo amplitudo, s čimer je vse
jasneje kazal, da se s teorijo ne strinja. Kmalu je Niels Bohr seminar prak-
tično prekinil in začel Paulija osebno prepričevati o smiselnosti teorije. Na
koncu sta govorila sama in zelo tiho v prvi vrsti in nihče od nas ni več slǐsal
ali razumel, o čem je tekla beseda. Aage Bohr kot glavni predavatelj potem
sploh ni več prǐsel do besede. Ampak Nielsu Bohru je Paulija končno uspelo
prepričati o smiselnosti kolektivnega modela, ki je v razumevanje atomskih
jeder vnesel povsem nove dimenzije. Sicer je Paulijev Zitterbewegung vedno
pomenil odkimavanje. Pritrdilno je Pauli kvečjemu enkrat prikimal. Znan
je bil tudi po tem, da se je njegovo najbolǰse priporočilo glasilo: Über den
Herrn X kann ich nichts Nachteiliges berichten51.
Ob koncu druge svetovne vojne so bili Nemci s svojim raketnim programom
in znanimi projektili V1 in V2, ki so pustošili predvsem po Londonu, daleč
pred drugimi. Menda so Nemci zaradi uspehov z V1 in V2 proti koncu vojne
v razvoj raketne tehnike ogromno vlagali in imeli s tem veliko stroškov in
47Prva atomska bomba z imenom Little Boy je bila odvržena na Hirošimo 6. 8. 1945.
(Glej Dalǰse opombe.)
48Druga atomska bomba z imenom Fat Man je bila odvržena na mesto Nagasaki
9. 8. 1945. (Glej Dalǰse opombe.)
49Wolfgang Pauli (1900–1958) avstrijsko-̌svicarski fizik svetovnega slovesa. Nobelova
nagrada leta 1945.
50Zitterbewegung – iz nemščine, izraz iz relativistične kvantne teorije, ki opisuje teore-
tično nihanje osnovnih delcev, še posebej elektronov. Obstoj takega nihanja je v teoriji
rešitev Diracove enačbe prvi predlagal Erwin Schrödinger leta 1930. Šlo naj bi za inter-
ference pozitivnih in negativnih energetskih stanj, ki povzročajo (s svetlobno hitrostjo)
spremembe lege elektrona s krožnimi frekvencami okrog 1.6× 1021Hz.
51O gospodu X ne morem reči nič slabega.
62 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 63 — #13 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
tudi neuspelih poskusov. Po drugi vojni so Američani dobili Wernherja
von Brauna52, glavnega strokovnjaka nemške raketne tehnike, Rusi pa so
zasegli dejanske rakete s tehnologijo. Vam je takratni razvoj raketne tehnike
poznan?
O zadevi ne vem prav veliko. Američani so res veliko pridobili z znanjem
Wernherja von Brauna, ki je pozneje vodil amerǐski raketni in vesoljski pro-
gram. Rusi53 so pa imeli že prej zelo napredno raketno tehniko in niso veliko
zaostajali za Nemci. Verjetno so pa res z zasegom nemških raket tudi kaj
pridobili. Nemci na srečo atomske bombe niso uspeli dokončati, Hitler je
v obupu poskušal vse in raketni program jim je vsaj na videz razmeroma
dobro tekel. Z raketo V2 so Nemci praktično že dosegli tehnologijo, ki je
uporabljena v modernih raketah. Te rakete je poganjalo klasično izgoreva-
nje: sežiganje tekočega kisika in vodika ali drugih goriv. A na kemijo se
ne spoznam prav zelo. In kot rečeno, tudi o nemškem raketnem razvoju ne
vem dosti. Menda je pred kratkim izšla knjiga54 nekdanjega Braunovega so-
delavca Michaela Neufelda, ki izčrpno govori o nemškem raketnem razvoju
tistega časa.
Iz Ljubljane ste za stalno odšli leta 1965?
Že leta 1960 sem dobil dopust na univerzi za odhod na Brookhaven National
Laboratory (BNL) v ZDA. Pravzaprav sem takrat znanstveno raziskoval v
glavnem še na Institutu Jožef Stefan. Leta 1960 sem imel hude težave s
pridobitvijo jugoslovanskega potnega lista, v katere so bili žal vpleteni tudi
nekateri politično bolj angažirani kolegi fiziki. Potni list sem dobil šele po
intervencijah in zvezah prek svoje tašče. Po dveh letih sem se vrnil v Lju-
bljano. Leta 1965, ko sem dobil ponudbo za nekajletno delo v CERN-u, sem
bil zaposlen na univerzi kot izredni profesor. Takrat je bila moja žena, ki je
sama zdravnica, bolna. Zdravniki so ji svetovali čimbolj sproščeno življenje
in čim manj stresa v službi. Ponudba iz CERN-a je bila idealna priložnost,
da se z ženo umakneva v Švico. Moji dohodki v CERN-u so zadostovali, da
ženi ni bilo treba delati. Ti razlogi so bili takrat odločilni, da sem na lju-
bljanski univerzi odpovedal službo. Prej sem poučeval kvantno mehaniko.
Po mojem odhodu je to delo prevzel Lovro Pičman55, ki je bil kot čisti teo-
retik tudi bolj primeren za ta položaj na univerzi. V CERN-u sem leta 1965
52 Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun (1912–1977), nemško-amerǐski fizik
in raketni inženir. (Glej Dalǰse opombe.)
53 Sergej Pavlovič Koroljov (1907–1966) je bil vodilni sovjetski raketni inženir in po
dosežkih na področju raketne tehnike verjetno povsem enakovreden von Braunu. (Glej
Dalǰse opombe.)
54M. J. Neufeld: Von Braun, dreamer of space, engineer of war, Alfred A. Knopf in
National Air and Space Museum, Smithsonian Institution, 2007.
55Lovro Pičman, rojen 1929, profesor fizike na Univerzi v Ljubljani.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 63
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 64 — #14 i
i
i
i
i
i
Intervju
dobil triletno zaposlitev na povabilo generalnega direktorja Weisskopfa56, ki
je bil zelo ugleden teoretski fizik. Weisskopf se je prvotno ukvarjal s teorijo
polja in kvantno mehaniko, pozneje pa je postal jedrski fizik. Bil je soav-
tor tretjega pomembnega modela v jedrski fiziki, to je tako imenovanega
optičnega modela jedra. Kot generalni direktor CERN-a je verjel v veliko
prihodnost mejnega področja med jedrsko fiziko in fiziko osnovnih delcev.
Jaz sem takrat imel srečo, saj sem v dveh letih dela v BNL v ZDA med dru-
gim delal prav na tem področju. Eksperimenti na pospeševalniku AGS57
so pokazali, da so iz tarče prihajali ne samo protoni in pioni, kot se je pri-
čakovalo, ampak tudi hitri devteroni in celo hitri tritoni. Fizikov osnovnih
delcev to ni kaj dosti zanimalo, ker devteroni in tritoni niso osnovni delci.
Skupaj z Arthurjem Schwarzschildom58 sva eno od takrat obstoječih teorij,
ki naj bi veljale za devterone, razširila na tritone in na izotop helija 3He. Na
podlagi najine teorije so pozneje lahko razložili reakcije težkih hitrih ionov
v jedru. Ta razlaga se je takrat imenovala koalescentni model. S tem sva
z Arthurjem Schwarzschildom postala znana v fiziki visokih energij. Prav
takrat je na drugem poskusu v BNL delal tudi Melvin Schwartz59. Ta je za
ugotovitve, ki so sledile poskusom, pozneje prejel Nobelovo nagrado skupaj
z Leonom Ledermanom60, kasneǰsim direktorjem Fermilaba61, in Jackom
Steinbergerjem62. V skupini Melvina Schwartza in Stanleya Wojcickega63
sem delal veliko pozneje, in sicer na stanfordski univerzi v letih 1975–1976,
ko sem tam prebil študijski semester. Melvin Schwartz se je pozneje vrnil
v BNL, kjer je postal direktor celotnega laboratorija. S Stanom Wojcickim
sem kasneje sodeloval še dvakrat, prvič v akademskem letu 1981–1982, ko
je kot Humboldtov štipendist prebil študijsko leto v CERN-ski kolaboraciji
BCDMS64, ki sem jo takrat vodil; drugič pa v akademskem letu 1988–1989,
ko sem jaz prebil študijsko leto na Berkeleyju v Osrednji načrtovalni sku-
pini, po angleško Central Design Group (CDG), za gradnjo trkalnika SSC
56Victor Weisskopf (1909–2002), avstrijski fizik. (Glej Dalǰse opombe.)
57 Pospeševalnik AGS (Alternating Gradient Synchrotron) na BNL je bil s takratnimi
33 GeV dolga leta pospeševalnik protonov z največjim dosegom na svetu. (Glej tudi 3.
poglavje v dodatku.)
58Arthur Schwarzschild (1930–1987), amerǐski fizik, zaposlen v Brookhaven National
Laboratory od 1958, v letih 1981–1987 predstojnik oddelka za fiziko.
59 Melvin Schwartz (1932–2006), amerǐski fizik, ki je skupaj z Ledermanom in Stein-
bergerjem leta 1988 prejel Nobelovo nagrado za fiziko za odkritja na področju nevtrinov.
60Leon Max Lederman, rojen 1922, amerǐski fizik.
61Fermilab (Fermi National Laboratory) blizu Chicaga v ZDA (glej tudi opombo 72)
je še danes laboratorij z največjim za fizikalne raziskave delujočim trkalnikom na svetu
Tevatronom. (Glej 4. poglavje v dodatku.)
62Jack Steinberger, rojen 1921, nemško-amerǐsko-̌svicarski fizik.
63 Stanley George Wojcicki, poljsko-amerǐski fizik, rojen 1937. (Glej Dalǰse opombe.)
64BCDMS: Bolonja–CERN–Dubna (Rusija)–München–Saclay (Francija)
64 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 65 — #15 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
(Superconducting Super Collider)65. Vodja CDG je bil amerǐski fizik, po-
speševalnǐski strokovnjak in profesor na univerzi Cornell Maury Tigner66,
njegov namestnik pa Stan Wojcicki.
V BNL v ZDA ste bili v času 1960–1962, to je v letih ostre hladne vojne med
ZDA in takratno ZSSR. Je hladna vojna na kak poseben način zaznamovala
vaše delo in življenje v ZDA?
Lahko bi rekel, da je hladna vojna zame delovala celo pozitivno. Verjetno
so bila prav zaradi hladne vojne nekatera prizadevanja za izmenjavo in izo-
braževanje toliko večja. Danske štipendije, ki sem jo dobil jaz in tudi mnogi
drugi, so po mojem mnenju poskušale premostiti politične napetosti. V tem
smislu sem jaz od hladne vojne najbrž imel predvsem koristi. Niels Bohr
je svoja mirovna prizadevanja usmeril prav v to, da je s štipendijami vabil
mlade znanstvenike z vsega sveta, še posebej iz ZSSR, Kitajske in drugih
vzhodnih držav ter tudi iz takrat neuvrščene Jugoslavije. Čudovit opis Bo-
hrovega vsestranskega znanstvenega in družbenega dela je omenjena Paisova
biografija, kjer govori o Bohrovih prizadevanjih v fiziki, filozofiji in ”polity“.
”Polity“ tu pomeni veliko več kot ”politiko“. Sicer so bila takratna nasprotjahladne vojne nekaj vsakdanjega, a veliko bolj političnega kot znanstvenega
značaja, pri našem delu pa tega ni bilo posebej čutiti.
Kako vas je pot zanesla na LMU v München?
V Münchnu sta bili takrat dve univerzi: takratna TH (Technische Hochsc-
hule, današnja TUM) in LMU. (Po odhodu iz Ljubljane in pred odhodom
v ZDA je bil A. Peterlin eno leto redni profesor na TH.) Na TH je že
od leta 1952 deloval znani fizik H. Maier-Leibnitz67 kot redni profesor za
eksperimentalno fiziko. Na LMU pa je leta 1957 odšel v pokoj slavni fi-
zik W. Gerlach68, za katerega ni bilo mogoče najti ustreznega naslednika.
Maier-Leibnitz je izkoristil začetek velikih nemških vlaganj v razvoj fizike
in prepričal bavarsko vlado, da je ustanovila laboratorij za jedrsko fiziko, v
katerem naj bi delalo osem rednih profesorjev, štirje na TUM in štirje na
LMU, slednji tako rekoč kot kolektivni nasledniki W. Gerlacha. Kot drugi
profesor na TUM je bil leta 1964 imenovan Maier-Leibnitzov učenec in nobe-
lovec Mössbauer69, kot prvi na LMU pa leta 1965 Ulrich Meyer-Berkhout70.
Da sem eno od preostalih treh mest na LMU lahko zasedel jaz, je bilo treba
65 Superconducting Super Collider – gigantski projekt gradnje trkalnika (SSC), ki se je
začel v ZDA v poznih 80-ih letih preǰsnjega stoletja. (Glej 5. poglavje v dodatku.)
66Maury Tigner, rojen 1937, amerǐski fizik.
67Heinz Maier-Leibnitz (1911–2000), nemški fizik.
68Walter Gerlach (1889–1979), nemški fizik, znan po raziskavah na področju magne-
tnega polja in po Stern-Gerlachovem poskusu.
69Rudolf Ludwig Mössbauer, rojen 1929, nemški fizik, znan po odkritjih na področju
gama žarkov. Nobelova nagrada leta 1961.
70Ulrich Meyer-Berkhout, rojen 1927, nemški fizik.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 65
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 66 — #16 i
i
i
i
i
i
Intervju
veliko sreče. Ulrich Meyer-Berkhout je tudi delal v Københavnu pri Tor-
benu Huusu, in sicer za mano. Tako je Ulrich prek Torbena Huusa spoznal
tudi mene. Pozneje sva se pa še osebno srečala na neki konferenci, kjer sem
predaval o meritvah s sevanjem gama, ki smo jih opravili v Ljubljani. Tudi
priporočilo Aageja Bohra je najbrž pripomoglo k temu, da so mi ponudili
profesuro na LMU.
BNL v ZDA, kjer ste delali v času 1960–1962, je bil takrat verjetno eden
večjih, če ne največji fizikalni laboratorij na svetu. Danes je CERN71 naj-
večji tak laboratorij in ponos Evrope. Pri ustanovitvi CERN-a leta 1954 je
pomembno vlogo imel tudi Niels Bohr?
Da, Bohr je bil zelo pomemben pri ustanovitvi CERN-a. Pred drugo sve-
tovno vojno je bila Evropa v raziskovalni fiziki veliko močneǰsa od Amerike.
Z vojno se je situacija spremenila. Mnogo najbolǰsih fizikov je odšlo v Ame-
riko. Veliko vrhunskih evropskih fizikov je bilo Judov, napol Judov ali so bili
poročeni z Judinjami. V času nacizma in fašizma je tako Evropa izgubila
ogromne intelektualne potenciale. Einstein je bil Jud, Fermi72 je imel ženo
Judinjo, Weisskopf in Bohr sta bila napol Juda . . . Seveda je Amerika tudi
že prej imela dobre fizike, kot na primer Feynmana73. Po vojni pa je Ame-
rika postala absolutna vodilna sila v fiziki z veliko bolǰsimi možnostmi za
delo, kot so bile v uničeni Evropi. Zato je v Ameriko odšlo veliko vrhunskih
strokovnjakov tudi po vojni. Evropa pa je bila materialno in intelektualno
opustošena. Najbrž sem tudi jaz zato dobil v Nemčiji službo, saj je bila
Nemčija v fiziki še leta 1968 zelo šibka. Bohr je bil po vojni velika avtori-
teta fizike in zato zelo pomemben pri ideji CERN-a, ki se je rodil prav iz
želje, da bi evropsko fiziko spet postavili na noge in zaustavili beg možganov
v Ameriko. Bohr je bil med soustanovitelji CERN-a. Najprej se je obliko-
vala teoretska skupina raziskovalne fizike, ki je imela sedež v Københavnu.
Iz te skupine so prihajale mnoge ideje za širitev dela na eksperimentalno
področje, in tako se je začelo tudi načrtovanje eksperimentalnih aparatur
pozneǰsega CERN-a. Lahko bi rekli, da so začetki CERN-a na Danskem,
čeprav so CERN uradno ustanovili pozneje z ustanovnim podpisom dva-
najstih evropskih držav. Teoretska skupina fizikov, ki je bila predhodnica
CERN-a, se je pred naselitvijo v Ženevi iz Københavna preselila v nem-
ški Göttingen74. Po dograditvi laboratorija v Ženevi se je delo preselilo
v poslopja CERN-a. Takrat je bil pač Bohr vodilni evropski teoretski fi-
zik, ali vsaj najbolj vpliven, in je imel zato pri ustanavljanju CERN-a zelo
71CERN – iz francoščine: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. (Glej Dalǰse
opombe.)
72Enrico Fermi (1901–1954), italijanski fizik. (Glej Dalǰse opombe.)
73Richard Phillips Feynman (1918–1988), amerǐski fizik. (Glej Dalǰse opombe.)
74 V Göttingenu je po drugi svetovni vojni deloval nemški fizik Heisenberg. (Glej Dalǰse
opombe.)
66 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 67 — #17 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
pomembno vlogo.
Nedavno je začel delovati novi trkalnik LHC75 v CERN-u. To je kolosalni
projekt, katerega vrednost znaša blizu 7 milijard evrov. Inštrument, ki se
razteza krožno v obsegu približno tridesetih kilometrov, leži 100 metrov pod
zemljo, posamezni elektromagneti menda tehtajo več deset ton76,. . . Kako
naj si človek predstavlja inštrument takih razsežnosti in to, kar bo, kakor
znanstveniki upajo, doprinesel k razumevanju našega obstoja?
(Nasmeh.) Trkalnika še nisem videl. Verjamem pa, da bo stvar delovala,
kot je načrtovana. Gre za izjemno dobro premǐsljen projekt in koncentracija
vrhunskega mednarodnega znanja na njem je taka, da ni dvomiti o uspehu.
Bo pa treba še nekaj časa, da bodo stekli najzanimiveǰsi poskusi. Zanimivih
vprašanj, na katera naj bi LHC pomagal odgovoriti, je veliko. Seveda pa
nimamo zagotovil, da bo vse po predvidevanjih. Pričakujemo in upamo,
da bomo dobili odgovore, a pot zagotovo ne bo kratka in lahka. Če bodo
poskusi potrdili obstoj Higgsovega77 delca, to je delca, ki ga predvideva stan-
dardni model fizike osnovnih delcev, bo lažje, saj teorije predvidevajo, kako
bi ga lahko s pomočjo LHC-ja odkrili. Presenetljivo bo, če Higgsovega delca
ne bodo potrdili, ampak odkritje v vsakem primeru ne bo lahko. Narava
vprašanja je taka, da lahko pričakujemo najdbo oziroma potrditev obstoja
Higgsovega delca šele po nekaj letih poskusov. Obstajajo ocene njegove
mase in zanimivo bo, kako bodo poskusi potrdili teorije. Če pa delca ne bo,
bo to velik nadaljnji izziv za teoretike, kako razložiti, da ni tistega, kar bi po
veljavni teoriji moralo biti. Po drugi strani bodo poskusi vsekakor zanimivi,
saj so teoretiki precej pred eksperimentatorji in imajo izdelane modele, ki
predvidevajo skorajda vse možne izide. Problem je v tem, da so eksperi-
menti, ki bi lahko preverjali izdelane teorije današnje teoretične fizike, tako
zapleteni in dragi, da jih je vse težje izvesti. Modeli napovedujejo obstoj
čedalje težjih osnovnih delcev, verjetnosti, da take delce lahko ustvarjamo v
trkih med znanimi stabilnimi delci (kot so protoni ali elektroni), so čedalje
manǰse in trkalniki čedalje večji in dražji. Standardni model fizike osnovnih
delcev ostaja nepopoln, saj ne vsebuje kvantne gravitacije. Nekateri sicer
verjamejo v odkritje dokončne teorije78, ki bi znala razložiti ali vsaj posta-
75LHC – Large Hadron Collider, veliki trkalnik v centru CERN na švicarsko-francoski
meji bo zmogel pospešiti subatomske delce do energije 7 TeV. (Z upoštevanjem, da je
masa protona približno 1, 67 · 10−27 kg ≈ 938 MeV
c2
in enačb 1–3 iz 1. poglavja v dodatku
nas le lahek račun povede do ugotovitev, da bo LHC protone zmogel pospešiti tudi preko
0.99999999 hitrosti svetlobe.) Od natančnih opazovanj trkov subatomskih delcev pri tako
velikih hitrostih si znanstveniki obetajo nove ugotovitve o obstoju, rojstvu in razvoju
našega materialnega sveta (in vesolja). (Glej 6. poglavje v dodatku.)
76Po poljudnih podatkih iz CERN-a naj bi bil en sam dipolni magnet v LHC težji od
celotnega Eifflovega stolpa v Parizu, takih magnetov pa je 1 232.
77 Peter Higgs, rojen 1929, britanski teoretski fizik. (Glej Dalǰse opombe.)
78Teorija superstrun zaobjema poskuse, da bi v fiziki v enotno teorijo povezali teorijo
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 67
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 68 — #18 i
i
i
i
i
i
Intervju
viti okvir za razlago vseh fizikalnih vprašanj, a jaz v to ne verjamem. Sicer
imamo zgodovinski primer, ko je Einstein skoraj povsem brez eksperimen-
talnih podatkov razvil brezhibno splošno teorijo relativnosti, to je klasično
teorijo gravitacije. Šele potem je na podlagi teorije razložil precesijo peri-
helija Merkurja in druge pojave, ki so eksperimentalno potrdili teorijo. O
dokončni teoriji, ki bi vsaj v načelu rešila vse možne fizikalne probleme, so
razmǐsljali mnogi veliki fiziki. Niels Bohr, na primer, je verjel, da je taka te-
orija možna, ni pa pričakoval, da bi jo človeštvo v bližnji prihodnosti našlo.
Fizike zato čaka še dolga pot. Med okvirno pričakovano maso Higgsovega
delca in Planckovo maso79, ta je največja masa enega samega delca80, ki si
jo še lahko predstavljamo, je še vedno šestnajst redov velikosti. In prav tu,
verjamem, smo in bomo eksperimentalno omejeni. Eno mojih prvih poseb-
nih predavanj v Münchnu je bilo o pospeševalnikih in uporabil sem knjižico
S. Livingstona81, ki je bil takrat eden vodilnih fizikov na področju razvoja
pospeševalnikov. V uvodu je imel zgodovinski pregled razvoja pospeševal-
nikov od Cockcroft-Waltonovega82 do Van de Graaffovega in naprej. Van
de Graffov pospeševalnik, na kakršnem sem delal v Københavnu s Huusom
in kakršen je tudi v Ljubljani, je dosegal napetost 2 MV. Ista tehnologija
je omogočila energije protonov nekje do 20 MeV. Pri teh energijah se je
ustavilo in potrebne so bile popolnoma nove tehnologije. Podobno je bilo s
ciklotronom. Tisti, ki so ga imeli v Københavnu, je zmogel pognati protone
do 4 MeV in z istim principom pospeševanja so prǐsli nekje do 20 MeV. Tako
je vsak nov princip pospeševanja delcev dvignil možne energije in takrat je
Livingston v svoji knjigi predstavil graf83 pospeševalnǐskih energij v odvi-
snosti od časa, ki so rasle eksponentno. Temu grafu sem jaz dodal graf cene
posameznega pospeševalnika, ki je bil tudi eksponenten. Sicer je imel ta
osnovnih delcev in teorijo osnovnih sil (elektromagnetno, močno, šibko in gravitacijsko).
79Poimenovana po nemškem fiziku Maxu Plancku (1858–1947), enem izmed najpo-
membneǰsih fizikov iz začetka dvajsetega stoletja. Max Planck je prejel Nobelovo nagrado
leta 1918.
80Standardni model ne ponuja določneǰsih napovedi mase Higgsovega delca. Ob najniž-
jih ocenah Higgsove mase (okrog 120 GeV), bi se standardni model fizike brez upošteva-
nja kvantnih efektov gravitacije nekako obnesel vse do energij Planckove mase, ki ustreza
1 016 TeV oziroma 2 · 10−8 kg. Najvǐsje ocene Higgsove mase okrog 1 TeV bi že vodile v
težko razložljive nekonsistentnosti standardnega modela fizike osnovnih delcev. Planckova
masa pomeni mejo, pri kateri postane standardni model fizike osnovnih delcev nemočen in
kvantna gravitacija neizogibna, saj je medsebojna odvisnost kvantne mehanike in splošne
teorije relativnosti z upoštevanjem gravitacije nujna.
81Milton Stanley Livingston (1905–1986), amerǐski fizik. (Glej 3. poglavje v dodatku.)
82Leta 1932 Cockcroft-Waltonov generator doseže napetost 700 kV. Že s 125 keV protoni
Cockcroft in Walton razbijeta atom litija, za kar sta leta 1951 prejela Nobelovo nagrado.
83Livingstonov graf je mogoče najti na spletu. Na tem mestu naj omenimo, da so ener-
gije trkalnikov v težǐsčnem sistemu 2E pogosto pretvorjene v ekvivalentne laboratorijske
energije Elab po enačbi (4) v 6. poglavju dodatka.
68 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 69 — #19 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
graf manǰso strmino in vsekakor je bil vsak z noveǰso tehnologijo pridobljen
MeV ceneǰsi. A z ekstrapolacijo te funkcije cene v prihodnost sem nekje
v začetkih sedanjega stoletja – kdaj natančno, se več ne spomnim – prǐsel
do cene, ki ustreza bruto letnemu dohodku celotnega planeta. Taka raz-
mǐsljanja napovedujejo konec napredka pospeševalnikov in trkalnikov. Tudi
pri odkritju popolnoma novih principov pospeševanja se pojavijo drugi pro-
blemi. Splošen problem v načrtovanju pospeševalnikov je ta, da se preseki
za zanimive reakcije, ki bi lahko pokazale kaj novega, manǰsajo. To pomeni,
da moramo v iskanju novih rezultatov z vse večjimi energijami streljati na
vse manǰse tarče, da bi sploh lahko zadeli tisto, kar želimo. Tako so preseki
za produkcijo Higgsovih delcev izjemno majhni. Praktično to pomeni, da je
treba imeti v curku čedalje več pospešenih delcev. Pri LHC in tudi že pri
preǰsnjih linearnih pospeševalnikih je energija curka v pospeševalniku tako
velika, da bi nekontroliran pobeg curka uničil pospeševalnik. Curkov s tako
veliko energijo pa ni lahko obvladati. Amerǐski fizik, nobelovec in velik stro-
kovnjak za pospeševalnike Richter84 je imel pred časom v CERN-u zanimivo
predavanje, v katerem je utemeljeval pospeševalnǐske težave in omejitve, ki
jih prinašajo tako velike energije v curku. Potrebna energija curka namreč
raste približno s kvadratom energije posameznih delcev.
Lahko še kaj poveste o drugih velikih imenih fizike, kot sta na primer George
Charpak85 in Carlo Rubbia86, ki ste jih srečali v svoji znanstveni karieri?
Charpak, Rubbia in Van der Meer87 so vsi delali v CERN-u in dobili No-
belove nagrade. To so bile doslej edine tri Nobelove nagrade neposredno
povezane z raziskavami v CERN-u. Zanimivo je, da sta leta 1984 delila
Nobelovo nagrado Rubbia za dosežke pri eksperimentu in van der Meer
kot najzaslužneǰsi inženir pri dogradnji tedanjega največjega CERN-ovega
pospeševalnika SPS88 v trkalnik proton-antiproton, ki je te eksperimente
84Burton Richter, rojen 1931, amerǐski fizik, Nobelova nagrada 1976.
85Georges Charpak (1924–2010), poljsko-francoski fizik judovskega porekla. (Glej Dalǰse
opombe.)
86Carlo Rubbia, rojen 1934, italijanski fizik (doma iz Gorice), ki je prejel Nobelovo na-
grado (skupaj s Simonom van der Meerom) leta 1984 za odkritje bozonov W in Z. Ameri-
ški fizik in novinar Gary Taubes je napisal zanimivo knjigo o Rubbijevi poti do Nobelove
nagrade: Nobel Dreams; Power, Deceit, and the Ultimate Experiment, Random House
N. Y. 1986.
87Simon van der Meer, rojen 1925, nizozemski pospeševalnǐski strokovnjak, čigar ideje so
omogočile gradnjo oziroma nadgradnjo pospeševalnika SPS do trkalnika proton-antiproton,
ki je omogočil odkritje bozonov W in Z. Skupaj s Carlom Rubbio je van der Meer za te
dosežke leta 1984 prejel Nobelovo nagrado.
88Super Proton Synchrotron (SPS) je skoraj 7 km dolg pospeševalnik v CERN-u, ki je
začel delovati leta 1976 z dosegom 400 GeV. Istega leta je pospeševalnik v Fermilabu v
ZDA, ki je dosegel 500 GeV, že posekal pospeševalnik SPS. Doseg SPS-a ni zadoščal za
produkcijo W in Z bozonov. Z idejami in delom mnogih, še posebej pa van der Meera in
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 69
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 70 — #20 i
i
i
i
i
i
Intervju
omogočil. V CERN-u sta bila takrat dva direktorja. Gradnjo pospeševal-
nika je vodil Adams89, ki je bil izjemen človek. Po rodu Anglež, po izobrazbi
pa celo brez univerze; kljub temu je postal vodilni strokovnjak za področje
pospeševalnikov in tehnični direktor CERN-a. Raziskovalni direktor je bil
pa teoretski fizik Van Hove90. Ideje, ki so pripeljale do gradnje trkalnika
proton–antiproton, so bile izredne, a pred voditelji, kot je bil Van Hove, so
bile izjemno težke menedžerske odločitve in veliko tveganje. Takrat je bil v
gradnji trkalnikov velika avtoriteta norveški fizik Johnsen91, ki je prej vodil
gradnjo prvega trkalnika proton-proton na svetu, imenovanega ISR (Inter-
secting Storage Ring), ki je bil takrat podobno zahteven in tvegan projekt.
Johnsen je bil ob začetkih gradnje novega trkalnika proton-antiproton zelo
skeptičen. Menil je, da je nemogoče, da bi številne optimistične ocene ob-
veljale in ena sama napaka pri teh ocenah bi lahko pomenila neuspeh. Pa
se je spet izkazalo, da so bile pravilne najbolj drzne ideje, to so bile ideje
predvsem van der Meera in Rubbie, za kar sta bila nagrajena z Nobelovo
nagrado.
Fiziki iščejo Higgsov (imenovan tudi božji92) delec. V poljudnem tisku lahko
beremo o nevarnosti, da bo LHC ustvaril črno luknjo, ki nas bo vse požrla.
Mnogi si upamo govoriti o materiji in antimateriji, o ekvivalenci med ener-
gijo in maso, kot da smo res samo korak do tega, da bo vsak osnovnošolec
razumel in suvereno znanstveno razlagal genezo velikega poka . Kako ba-
nalne in kako poenostavljene so te zgodbice, ki jih kot bistvo znanstvenih
fizikalnih spoznanj slišimo med preprostimi ljudmi? So poenostavljeni mo-
deli za fizikalno neizobražene kaj bližje resnici o bistvu materialnega sveta,
kot je simbol boga z žezlom in sivo brado blizu odgovorom teološke93 in
ontološke94 negotovosti človeškega bivanja?
Carla Rubbie, so pospeševalnik SPS do leta 1981 dogradili do trkalnika proton-antiproton,
v katerem so curki protonov in antiprotonov krožili v nasprotnih smereh in pri trkih
dosegali težǐsčne energije do 700 GeV (LHC: do 14 000 GeV), kar je omogočilo produkcijo
in odkritje bozonov W in Z.
89 Sir John Bertram Adams (1920–1984), britanski znanstvenik, strokovnjak za pospe-
ševalnike in vrhunski znanstveni menedžer. (Glej Dalǰse opombe.)
90Léon Van Hove (1924–1990), belgijski fizik, ki je raziskovalno posegal na skoraj vsa
področja fizike, pa tudi v matematiko in kozmologijo.
91Kjell Johnsen (1921–2007), norveški elektroinženir, ki je vodil gradnjo ISR (Intersec-
ting Storage Rings) trkalnika v CERN-u.
92Ime božji delec pride od naslova poljudne knjige: The God Particle. If the Universe is
the Answer, What is the Question? A Mariner Book 1993, ki jo je napisal Leon Lederman
(glej opombi 59 in 60) s sodelovanjem Dicka Teresija. Slednji je menda predlagal ime
”
božji“ delec.
93Teologija kot veda o bogu in temeljnih stvareh bivanja, kot racionalno razmǐsljanje
o religioznih vprašanjih, ki naslavljajo vzrok in smisel bivanja. Tudi kot veda o bogu v
judovskem smislu, ki pravi, da je boga nemogoče razumeti ali poznati.
94Ontologija kot veda, ki poskuša opisati naravo, osnove ter vzroke bivanja in obstoja.
70 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 71 — #21 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
(Nasmeh.) Da bi te stvari razumeli, je potreben dolg študij. Treba je
vedeti ogromno fizike in še prej matematike, da se lahko vsaj približate
dejanskemu dojemanju tega, kar razume vrhunska fizika. Univerza ni niti
približno dovolj. Zase lahko rečem, da sem po univerzi potreboval vsaj še
deset let intenzivnega študija, da sem lahko vsaj načelno razumel današnjo
fiziko. Splošne teorije relativnosti se na primer nisem nikoli naučil, ker
je nisem potreboval. Šele po tolikšnem času in študiju pride človek do
splošnih znanj in uvida, ki mu omogoča, da se nauči potrebnih podrobnosti
posamezne specialne teorije, v katero se potem poglobi. To pomeni, da
pride človek šele takrat do robov že znanega na zelo specialnih področjih in
šele tam se potem lahko pravo raziskovalno delo začne. Torej lahko rečemo,
da potrebuje povprečen človek, kot sem jaz, po univerzi vsaj še deset let
študija, da se približa načelnemu razumevanju fizike. Za neizobraženega
laika je to nemogoče. Fiziki zato ljudem lahko pripovedujejo le pravljice.
Kar najdete v časopisih, so poljudne zgodbice, ki za fizike, ki ta vprašanja
dejansko razumejo, lahko celo zaobjemajo posamezne aspekte znanosti, a za
nepoučenega ostajajo le pravljice. Analogija ’vsemogočnega boga z žezlom’,
ki naj bi poosebljal odgovore na najtežja duhovna vprašanja človeškega
bivanja, je povsem primerna.
Je življenje v utvari razumevanja lažje kot negotovost nerazumevanja?
Mogoče. Najbrž je za to, da veste, da ne razumete, treba že veliko razume-
vanja. Spomnim se napetega in dolgega pogovora o perspektivah za najdbo
novih virov energije, v katerem sta poleg naju z ženo sodelovala še en fizik
in ena profesorica umetnostne zgodovine ali podobne humanistične smeri.
Pogovarjali smo se pred kakšnimi tridesetimi leti, pa se vseeno še zelo dobro
spomnim osnovnega tona pogovora. Po večurni razpravi, v kateri sva bila
oba fizika precej zaskrbljena, saj v modernih raziskavah fizike ni ničesar, kar
bi obetalo radikalno nove vire energij, je omenjena profesorica optimistično
izjavila, da je prav nič ne skrbi, ker je prepričana, da bomo fiziki že našli
kako rešitev. Očitno bistva pogovora sploh ni razumela, da namreč mi fi-
ziki, ki nam zaradi našega znanja tudi ona zaupa, ne moremo pričakovati
ničesar fundamentalno novega. Z drugimi besedami, da možni odgovori na
vprašanja fizike, ki so še neznani, v bližnji prihodnosti ne obetajo ničesar
novega na področju energij.
Prav skrb tistih, ki razumejo, bi morala skrbeti one, ki ne razumejo, pa je
pogosto obratno?
Ja, če pač ne razumete kočljivosti situacije, vas ta najbrž ne more skrbeti.
Razumevanje vrhunske fizike je res zahtevno, a na osnovnem nivoju razu-
mevanja klasične fizike bi bilo po mojem mnenju mogoče storiti veliko. Že
s srednješolsko fiziko bi bilo možno razložiti veliko nevarnosti, ki jih prinaša
moderni, energijsko zelo potratni način življenja.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 71
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 72 — #22 i
i
i
i
i
i
Intervju
Ali ni res, da fiziki iščete resnico narave? Da razkrivate zakone, ki vladajo
(materialnemu) svetu? Da torej verjamete v zakonitosti, ki so v stvari sami,
še preden vemo zanje? Nekateri pa se, da bi se izognili odgovornosti, pov-
sem laično in napačno sklicujejo na pojme, kot so načelo nedoločenosti95,
teorija relativnosti96 in kaos97, čeprav slednji povedo več o mejah človeškega
razumevanja kot o kaotičnosti zakonov narave. Ali niste fiziki v skorajda re-
ligioznem odnosu do resnice, medtem ko je v svetu vedno več relativizma in
je legitimnih resnic že skoraj toliko kot ljudi?
O tem so filozofirali mnogi fiziki. Tudi Einstein in Bohr. Znan je Einsteinov
rek, da je čudež, da je mogoče naravo razumeti in razlagati v jeziku mate-
matike. Tudi Bohr je pogosto izražal svoje navdušenje nad resnico narave,
ki se počasi razkriva človeku. A tu gre za popolnoma drugačno, globoko in
resno razpravljanje o resnici, ki ni v ničemer podobna občemu relativizmu
ali pravljicam, ki naj bi dokazale ali ovrgle resnico. V pogovoru z vami prof.
Vidav omenja knjigo Richarda Dawkinsa Bog kot zabloda98. Tudi sam sem
prebral to knjigo in ob njej se človek lahko le nasmehne. Dawkins kritizira
in razpravlja o najpreprosteǰsih in primitivnih aspektih religij. O bogu pa
ne pove prav ničesar. Podobno bi lahko razpravljali o najpreprosteǰsih in
primitivnih modelih, o pravljicah, o katerih sva govorila prej, ki poskušajo
na preprosti ravni razložiti vrhunsko fiziko. Kot fizik verjamem, da naravi
vladajo natančni zakoni, ki se jih trudimo razumeti. Podobno, kot je v kri-
tiki Dawkinsove knjige zapisal neki nemški novinar: če hočemo biti ob teh
vprašanjih resni, se moramo vprašati, zakaj sploh svet obstaja, kako to, da
preprosto ni ničesar, zakaj ni nič, kar bi bilo sicer tudi možno in še bolj
enostavno. Zakaj se to sploh sprašujemo? V tem smislu sem sam zagotovo
religiozen človek. Verjamem namreč, da obstajajo zakonitosti, ki vodijo na-
ravo in svet, ki bi si jih lahko zamislilo le bitje, neskončno pametneǰse od
človeka.
Karkoli že to pomeni!?
Ja, karkoli že to pomeni. Spomnim se verouka v klasični gimnaziji, kjer
smo študirali tudi sholastične dokaze o obstoju boga. To seveda ni znanost
kot fizika. Jaz pravim, da so bili to prvi poskusi znanstvenega razmǐsljanja,
95Heisenbergovo načelo nedoločenosti je eno temeljnih načel kvantne mehanike; v zelo
poenostavljenem jeziku pravi, da se poznavanje lege in gibalne količine delca medsebojno
izključujeta: čim natančneje poznamo eno količino, manj lahko povemo o drugi.
96 Einsteinova teorija relativnosti – (Glej Dalǰse opombe.)
97Kaos: V poenostavljenem matematičnem jeziku kaos pomeni determinirano obnaša-
nje, ki pa je zelo občutljivo na spremembe
”
začetnih pogojev“. Že infinitezimalno majhne
spremembe
”
izhodǐsčnih pogojev“ namreč lahko povzročijo velike spremembe obnašanja
”
kaotičnega sistema“.
98Pogovor s prof. Ivanom Vidavom ob 40. obletnici smrti prof. Josipa Plemlja, Obzornik
mat. fiz. 54 (2007), št. 6.
72 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 73 — #23 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
ko so se razmǐsljanja o bogu odmaknila od preproste vere, da nekdo skrbi,
da boš za dobro nagrajen in za slabo kaznovan. Glede na razumnost in
genialnost, s katero je narejen svet, so naši poskusi, da bi razumeli, dokazali
ali ovrgli obstoj boga podobni, kot če bi bakterija v laboratorijski epruveti
hotela razumeti znanstvenika, ki jo proučuje.
Ali tako kot za fizika obstaja resnica, tudi če mu še ni popolnoma poznana,
za človeka obstaja moralna resnica, moralni prav in narobe?
Pristojnost in odgovornost pri določanju moralnega prav ali narobe sta neja-
sni. To zagotovo ni v pristojnosti fizika. Najbrž bi to moral biti humanistični
projekt človeštva, tako kot je iskanje fizikalnih resnic o obstoju materialnega
sveta projekt vsega človeštva. Fizik implicitno seveda verjame v resnico in
v trdne naravne zakone že mnogo prej, preden jih pozna, saj ta vera in
vedenje, da resnica obstaja, oblikujeta motiv, da bi resnico spoznali. Pri
moralni resnici je veliko težje karkoli dokazati, čeprav se moralne resnice
zdijo veliko lažje razumljive od fizikalnih. A tu je veliko več egoističnih
interesov, ki onemogočajo dejanski humanistični napredek. Zelo čudno in
nesmiselno bi bilo verjeti, da do nekod (v materialnem svetu) vladajo tako
usklajeni zakoni kozmosa, od tod naprej (v duhovnem svetu) je pa kaos.
Če je sploh možno kaj razumeti, je načelno možno razumeti vse, torej tudi
moralne resnice in celo boga. Seveda pri predpostavki neskončne pameti.
Kot bi se lahko omenjena bakterija nekega dne tako razvila, da bi končno
razumela znanstvenika in to, da znanstvenik eksperimentira z njo.
To bi bil le en nivo više. Ko bi namreč bakterija spoznala človeka, bi spo-
znala, da človek ugiba, kdo je bog . . .
(Nasmeh.) Ja, seveda, saj samo v takem neskončnem ciklu novih spoznanj
si je moč predstavljati neskončno pamet.
Kako pomembno za razvoj človeka in izobraževanja je razumevanje in raz-
iskovanje teh temeljnih zakonov in resnic sveta, ki jih opisujeta fizika in
matematika?
Jaz rad razlikujem med matematiko in naravoslovjem oziroma fiziko. Moja
hčerka je študirala ekonomijo in vedno primerjam odnos med matematiko
in fiziko z odnosom med ekonomijo kot teoretično znanostjo in poslovanjem.
Ekonomijo rabimo za razumevanje in načrtovanje, medtem ko so poslovni
vodje podvrženi drugim, popolnoma konkretnim zakonom. Matematika in
ekonomija na podlagi aksiomov in izpeljanih zakonov razvijata teorije mo-
žnih svetov, fizika in poslovno vodenje se pa nenehno preizkušata v praksi.
Teorijo, tudi če je še tako dobra in pravilna, moramo dopolniti ali nadome-
stiti z novo, če se z eksperimenti izkaže, da ne opisuje opazovane stvarnosti.
Seveda so teorija in sistemi aksiomov še kako pomembni, saj poskušajo za-
objeti bistvo obstoječega in izluščiti pomen teorije. Diferencialna geometrija
se je razvila, ko so matematiki v sistemu Evklidovih aksiomov zavrgli aksiom
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 73
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 74 — #24 i
i
i
i
i
i
Intervju
o vzporednih premicah. Posplošeno neevklidsko geometrijo je uporabil Ein-
stein za razvoj splošne teorije relativnosti (t. j. klasične teorije gravitacije),
ki so jo kasneje potrdili eksperimenti (to sva omenjala že prej). Na elemen-
tarni ravni, kjer ne razmǐsljamo o tem, kaj bi se zgodilo, če bi v sistemu
aksiomov kaj spremenili, se pa tega sistema ne splača študirati. Pri preda-
vanjih v prvem letniku sta prof. Plemelj in prof. Vidav namesto Peanovih
aksiomov rekla, da je bog dal naravna števila, vse drugo pa lahko definiramo
sami.
Teorije so poskusi opisov našega razumevanja dejanskega sveta, ki ga zna-
nost vedno znova preverja in dopolnjuje. Ali nista v tem smislu matematika
in fizika za vzgojo in razgledanost človeka izjemno pomembni, saj povezujeta
izkustvo in razmišljanje, ki v največji meri oblikujeta človeka kot posame-
znika in družbo kot celoto?
Tu načenjate novo težko vprašanje. C. P. Snow99 je govoril o dveh ”kul-turah“. V angleščini imamo za to dve besedi: ”sciences“ in ”humanities“.V slovenščini in nemščini imenujemo obe ”znanosti“ in razlikujemo mednaravoslovno-matematičnimi in humanističnimi znanostmi. Snow je tožil,
da zija prepad med tema dvema ”kulturama“. Za povprečnega človeka jemogoče, da si tako rekoč ”kontinuirano“ izbolǰsuje znanje (in morda tudirazumevanje) neke humanistične znanosti (na primer literarne zgodovine).
Kot sva govorila zgoraj, je to pri naravoslovno-matematičnih znanostih ve-
liko težje. Posledica je nerazumevanje ali celo zaničevanje naravoslovno-
matematičnih znanosti med ”kulturniki“. Bojim se, da razglabljanja, kijih načenja vaše vprašanje, pri tem ne bi prav nič pomagala. Nasprotno,
diskusija bi nama prinesla le očitek lastne hvale, ki je povsem nekoristen.
Na kaj izmed veliko stvari, ki ste jih v življenju dosegli, ste najbolj ponosni?
Zakaj bi bil pa na to ponosen? Uspehi v življenju so delno rezultati slučaj-
nosti in sreče. Kot takrat, ko sem dobil dansko štipendijo. Imel sem srečo in
življenje bi se lahko zasukalo precej drugače, če takrat ne bi odšel na Dan-
sko. Pomemben je bil vpliv tako staršev, ki so me že kot otroka usmerjali
v učenje in študij, kot tudi lastne ambicije. Spomnim se, ko sem imel 8 ali
9 let, so mi starši najeli učiteljico francoščine, ki je bila zelo stroga. Dobila
sva se dvakrat na teden in vsakič sem se moral naučiti na pamet eno stran
proznega teksta. Seveda sem se včasih učil tudi v zadnjem trenutku in so
me starši napodili spat, pa niso vedeli, da sem se potem učil na skrivaj še
v postelji pod odejo z žepno svetilko. Brez ambicij človek ne more veliko
doseči v življenju. Brez veliko vztrajnega dela pač ni nič, pamet sama ne
zadošča.
99Charles Percy Snow (1905–1980), je bil angleški fizik, pisatelj in politik, ki je postal
posebej znan s svojim predavanjem
”
The Two Cultures“ leta 1959, v katerem opisuje
po njegovem mnenju ključni vzrok za
”
svetovne probleme“, to je prepad med kulturama
”
znanstvenikov“ in
”
literatov“ ter njuno medsebojno nerazumevanje in aroganco.
74 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 75 — #25 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
Se strinjate, da ambicija in trdo delo ločuje uspešne od neuspešnih?
Ja, seveda, a po drugi strani imam prijatelja Američana, ki pravi: ”Thereis no substitute for brains!“ Torej je za uspeh potrebno oboje. Ogromno
se lahko nadomesti s trdim delom in vztrajnostjo, a zagotovo največ dose-
žejo tisti, ki imajo obojega v obilju. In še pameti je več vrst. Na primer,
Carlo Rubbia je eden najinteligentneǰsih ljudi, kar sem jih kdaj srečal. Tako
neznansko hitro razmǐslja in dojema, da vas zmeraj znova preseneča, saj ra-
zume, kaj želite povedati, že ko dokončate polovico stavka. Res, malo je inte-
ligentneǰsih od Carla Rubbie glede na inteligenco, ki jo določajo inteligenčni
testi, ki ponavadi zahtevajo hitrost. Je seveda tudi izjemno ambiciozen člo-
vek, sicer ne bi prǐsel do Nobelove nagrade. Dobite pa ob njem občutek,
da nima časa globoko razmǐsljati. Po drugi strani se spomnim nemškega
fizika, ki je bil moj študent in je tudi delal s Carlom Rubbio v CERN-u. Če
ima in si vzame dovolj časa, bo privrtal do dna vsake misli, ne zna pa hitro
razmǐsljati. Nesreča je hotela, da je končal kot eksperimentalni fizik, kjer
mislim, da je veliko pomembneje, da znate misliti hitro, kot pa globoko. Za
teoretika je pa globoko mǐsljenje odločilno, hitrost je postranska.
Kaj bi svetovali mladim?
(Nasmeh.) Ne vem. Mlade slabo poznam. Imam hčerko in vnuke, sicer
pa nimam veliko stikov z mladimi. Mislim pa, da mladi ne potrebujejo
nasvetov. Čaka jih težko življenje in zelo drugačno od našega, kako naj
jim torej dajemo nasvete? Jaz sem žal pesimist, kar se tiče prihodnosti in
razvoja sveta. Morda je edino pravo upanje znanost (na primer biologija), ki
bi prinesla kaj čisto novega, da bi lahko spremenili in rešili nekatere temeljne
probleme, kot so energijski problemi, problem onesnaženja, problemi, ki jih
prinaša potrošnǐstvo in globalizacija. Bojim se, da se bodo ti problemi v
tem stoletju tako razmahnili in povečali, da nas ne čaka rožnata prihodnost.
Jaz na srečo tega ne bom več dočakal, mladim pa nič ne zavidam življenja
v razmerah, ki prihajajo. Mnogi moji prijatelji in znanci, vključno z mojim
zetom, so večji optimisti in verjamejo, da je človek izjemno prilagodljiv in
da se bodo rešitve že našle. Zagotovo bo napredovala tudi tehnologija in
težko si je zamǐsljati, kaj še pride. Samo pomislimo, kakšno je bilo življenje
pred sto leti, ob začetku dvajsetega stoletja. Res takrat najbrž nihče ni
mogel napovedati konca stoletja, kot smo ga doživeli v dobrem in slabem.
Upam, da se motim, a občutek imam, da so pred človeštvom hude socialne
krize. Jaz samo upam, da krize ne bodo pripeljale do voditeljev, kot je bil
Hitler, čeprav so mnogi dogodki v politiki bolj strašljivi kot spodbudni.
Glede na vaš pesimizem, ki najbrž izhaja iz sveta, za katerega smo odgovorni
odrasli – kaj bi svetovali staršem, učiteljem in generaciji, ki smo odgovorni
za to, da je vaša misel na prihodnost tako pesimistična? Kaj naj rečemo
mladim, da ne bi ponovili naših napak?
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 75
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 76 — #26 i
i
i
i
i
i
Intervju
Na svetu je veliko preveč egoizma. Na Zahodu je popularno govoriti, da
so za slabšanje razmer na planetu krivi Kitajci in Indijci, ki hočejo živeti
tako udobno kot mi, posledice so pa katastrofalne za ves svet. Seveda si
želijo tega, kar imamo na Zahodu, saj to je naravno. Ne vem, mnogo preveč
egoizma je na svetu. Človek je pač egoističen in z vzgojo se da doseči
marsikaj, a ne vem, kako bi lahko z vzgojo premagali človeški egoizem.
Nekako je videti, da je naravni razvoj človeka po Darwinu iz nas naredil
egoiste. Vsak misli nase in mogoče še malo na svojo družino ali celo na
narod, potem se pa solidarnost, razen na papirju, konča. Ja, premagati
človeški egoizem bi bil eden največjih uspehov za človeštvo.
Profesor Zupančič, lepa hvala za pogovor.
Dalǰse opombe
6Klasična gimnazija v Ljubljani je bila šola, katere začetke delovanja bi lahko
postavili v leto 1563, ko se je začelo protestantsko latinsko šolanje. Na šoli so
vsaj od leta 1854 poučevali tudi slovenščino. V številnih šolskih reformah se je
šola ohranila do leta 1958, ko je šolska reforma dokončno spremenila osemletno
gimnazijo in vpeljala obvezno osemletno osnovno šolanje. Pouk klasičnih jezikov je
v Sloveniji ostal skoraj neokrnjen vse do leta 1965. Klasična gimnazija v Ljubljani
je bila znana predvsem po klasični izobrazbi s področja humanistike in (klasičnih)
jezikov, obiskovali so jo številni znani Slovenci. Šola je dobila slovensko ime po prvi
svetovni vojni kot Prva državna gimnazija v Ljubljani, po drugi svetovni vojni pa
se preimenuje v Klasična gimnazija v Ljubljani. Klasična gimnazija v Ljubljani je
v letih 1899–1958 domovala v poslopju današnje Osnovne šole Prežihov Voranc na
Prežihovi ulici št. 8 v Ljubljani. Nekaj tradicije izobraževanja klasičnih jezikov iz
minule Klasične gimnazije sta po šolski reformi leta 1965 podedovali OŠ Prežihov
Voranc in Šubičeva gimnazija.
16Ivan Supek (1915–2007), profesor jedrske fizike na zagrebški univerzi, filo-
zof in pisatelj. Doktoriral je pri Wernerju Heisenbergu (glej opombo 38). Zaradi
protifašistične aktivnosti je bil leta 1941 aretiran in po posredovanjih Heisenberga
izpuščen. Prof. Supek je bil menda dober znanec tako Heisenbergove kot Bohrove
družine. Bil je tudi glasen pacifist in kritik militantne politike, od pozivov proti
uporabi jedrske bombe leta 1944 (torej več kot leto pred Hirošimo), do veliko po-
zneǰse odkrite in javne kritike hrvaškega predsednika Franja Tud̄mana. Prof. Supek
je bil član Jugoslovanske in Hrvaške akademije znanosti. Med njegovimi literar-
nimi deli je najbolj znana novela Proces stoletja, v kateri opisuje sodni proces proti
Robertu Oppenheimerju. Profesor Supek ima tudi zanimivo interpretacijo sreča-
nja med Bohrom in Heisenbergom – primerjaj opombo 39. (Link na intervju s
prof. Supkom v Jutarnjem listu, ki govori tudi o srečanju Heisenberg-Bohr, maj
2011: http://www.jutarnji.hr/moj-zivot-s-nobelovcima-20–stoljeca/23289/)
76 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 77 — #27 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
17Pavle Savić (1909–1994). Srbski kemik in fizik. V letih 1937–1938 je v Parizu
sodeloval z Nobelovo nagrajenko za kemijo Irène Joliot-Curie (1897–1956). Njuno
delo je vodilo do odkrija Otta Hahna in Fritza Strassmanna o jedrski cepitvi urana,
kar je omogočilo atomsko bombo. Irène Joliot-Curie je bila hčerka Marie in Pierra
Curie. Nobelovo nagrado za kemijo je prejela leta 1935 skupaj s svojim možem
Fredericom Joliot-Curie za odkritje kratkoživih radioaktivnih izotopov, ki jih je
mogoče pridobivati samo z jedrskimi reakcijami. Profesor Savić je bil glavni akter
ustanovitve jedrskega inštituta Vinča. Savić je bil tudi član in v letih 1971–1981
predsednik Srbske akademije znanosti in umetnosti.
21Ljubljanski betatron je bil kupljen pri takratni švicarski firmi Brown Boveri
(danes del švicarsko-̌svedske korporacije ABB) in je dosegal 30 MeV. V Ljubljani
ga je bistveno izbolǰsal Darko Jamnik (glej opombo 23) in ga s tem šele usposo-
bil za jedrske raziskave. Danes so betatroni zastareli. V raziskovalni fiziki se ne
uporabljajo več. Tudi v medicini (obsevanje rakastih tvorb) in v tehniki (na pri-
mer za presevanje debelih slojev snovi) so jih nadomestili linearni pospeševalniki
(okraǰsano ”linaki“). (Glej še 1. poglavje v dodatku.)
34Inštitut Nielsa Bohra za teoretično fiziko je del Inštituta Nielsa Bohra za
astronomijo, fiziko in geofiziko na Univerzi v Københavnu. Inštitut za teoretično
fiziko – kot se je takrat imenoval – je na Univerzi v Københavnu, kjer je bil profesor
od leta 1914, ustanovil Niels Bohr leta 1921. Ob 80. rojstnem dnevu Nielsa Bohra
(7. 10. 1965) je Inštitut za teoretično fiziko Univerze v Københavnu uradno postal
Inštitut Nielsa Bohra. Do druge svetovne vojne je bil inštitut eden od centrov
evropskih in svetovnih raziskav atomske in kvantne fizike.
37V poznem 19. stoletju je pivovarska družba Carlsberg zelo obogatela. Njen
ustanovitelj Jacob Christian Jacobsen (1811–1887) je leta 1876 ustanovil Fondacijo
Carlsberg, ki je na njegovo željo postala lastnik pivovarne, obenem pa je bil namen
fondacije sponzoriranje raziskav, umetnosti in drugih nacionalno pomembnih de-
javnosti. Ustanovljen je bil Carlsbergov laboratorij za promocijo raziskav v fiziki,
kemiji, matematiki, filozofiji ter humanističnih in socialnih znanostih. Laboratorij
upravlja pet zaupnikov, ki jih voli Danska akademija znanosti. Zaradi spora s sinom
Carlom je ob smrti Jacoba celotno premoženje J. C. Jacobsena pripadlo Fondaciji
Carlsberg. Po smrti sina Carla leta 1902 je tudi premoženje Carla Jacobsena in
Nove Carlsberške pivovarne, ki jo je Carl ustanovil, prešlo na Fondacijo Carlsberg.
V upravljanju današnje družbe Carlsberg ohranja Fondacija Carlsberg 51 % glasov
in vsaj 25 % kapitala. Zaupniki, ki jih imenuje Danska akademija znanosti, so
člani uprave družbe in predstojnik Fondacije Carlsberg je hkrati generalni direktor
družbe Carlsberg. Že leta 1878 je Fondacija Carlsberg obnovila grad Frederiksborg,
kjer domuje Danski muzej nacionalne zgodovine. V oporoki je Jacob Christian Ja-
cobsen zapisal, da naj po njegovi in smrti njegove najožje družine njegov dom, to
je dvorec Carlsberg, postane častni dom za ljudi, ki so se s svojim delom v znano-
sti ali umetnosti posebej odlikovali in ki jih določi Danska akademija znanosti. V
oporoki je še zapisal, da bo, če dohodki izbranega častnega gosta Carlsbergovega
dvorca ne bodo zadoščali za vzdrževanje, Fondacija Carlsberg prevzela manjkajoči
del stroškov. Od takrat je dvorec Carlsberg ponudil domovanje številnim uglednim
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 77
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 78 — #28 i
i
i
i
i
i
Intervju
ljudem, med drugimi tudi Einsteinu. Stalno je v dvorcu prvi domoval filozof Harald
Høffding (1843–1931). Za njim pa je bil dvorec dom Nielsa Bohra od leta 1931 do
1962. O pomenu in časti, ki je pripadala dvorcu in njenim prebivalcem, govori tudi
to, da je v dvorcu Niels Bohr leta 1957 gostil celo angleško kraljico Elizabeto II.
Za Nielsom Bohrom so v dvorcu stalno prebivali še Johannes Broendsted v času
1963–1965, Bengt Stroemgren v letih 1967–1986, zadnji prebivalec Carlsbergovega
dvorca pa je bil Søren Egerod (1923–1995), ki je v dvorcu domoval od leta 1988
do svoje smrti leta 1995. Zatem je Fondacija Carlsberg odločila, da hǐso preuredi
v Carlsbergovo akademijo.
38Werner Karl Heisenberg (1901–1976), nemški fizik, poznan po Heisenbergo-
vem načelu nedoločenosti, je prejel Nobelovo nagrado za fiziko leta 1932. Heisen-
berg je bil na čelu nacističnega jedrskega programa in je menda celo namenoma iz
moralnih razlogov zaviral nastajanje nemške jedrske bombe, na srečanju z Bohrom
leta 1941 pa naj bi nakazal, da je Nemčija tik pred dokončanjem jedrske bombe.
V slovenščini imamo prevedeno Heisenbergovo knjigo Del in celota (Der Teil und
das Ganze 1969), ki je zanimiv (poljuden) zapis znanstvenega, političnega in mo-
ralnega ozračja iz časa rojevanja atomske bombe in konca druge svetovne vojne.
Heisenberg opisuje številne zanimive dogodke in pogovore z Bohrom iz časa še pred
začetkom druge svetovne vojne.
39Leta 1922 (Bohrova Nobelova nagrada) je 21-letni Werner Heisenberg na Bo-
hrovem predavanju v Göttingenu javno podvomil o Bohrovi matematični izpeljavi
in s tem pritegnil Bohrovo pozornost. Le leto zatem je 22-letni Heisenberg dok-
toriral. Pozneje se je izpopolnjeval pri Bohru in postala sta prijatelja in velika
sodelavca. Prijateljevanje je razpadlo z nacizmom in nemško okupacijo Danske
leta 1940. Leta 1941 sta se Bohr in Heisenberg še sestala v Københavnu. Ob-
stajajo različne interpretacije tega srečanja. Velika dramska uspešnica britanskega
avtorja Michaela Frayna z naslovom Copenhagen, uprizorjena prvič v Londonu leta
1998 in na Brodwayu leta 2000 (s prek 300 uprizoritvami), povzema septembrsko
srečanje leta 1941 med Bohrom in Heisenbergom. Po drami je bil posnet tudi film
z istim naslovom. Po številnih mnenjih gre za razmeroma komercialno priredbo
dogodkov, ki malo pove o dejanskem stanju na tistem srečanju. Heisenbergov štu-
dent, madžarsko-amerǐski fizik svetovnega slovesa, član projekta Manhattan Edward
Teller (1908–2003), znan tudi kot oče vodikove bombe, je bil prepričan, da je bil
Heisenberg zavzet protinacist in za to navaja številne dokaze. Protislovnost različ-
nih izjav pripisuje dejstvu, da je Heisenberg vedel, da mu nacisti prisluškujejo, celo
med srečanjem z Bohrom leta 1941 v Københavnu, in je zato svoje izjave prirejal
temu, da je lahko v nacistični Nemčiji sploh preživel. Teller je bil celo prepričan,
da je Heisenberg sabotiral nemške raziskave na področju atomske bombe. Bohr je
med drugo svetovno vojno postajal vnet borec proti nacizmu in jedrski tekmi. Ko
je bil obveščen, da ga nacisti nameravajo aretirati, je leta 1943 pobegnil na Švedsko
in zatem v London in ZDA. Postal je pomemben sodelavec pri amerǐskem projektu
Manhattan in pri delu tajnega laboratorija v Los Alamosu, kjer je nastajala ame-
rǐska atomska bomba. Po Bohrovih besedah Američani takrat niso več potrebovali
pomoči pri izdelavi atomske bombe in je bila njegova vloga drugačna. Verjel je, da
78 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 79 — #29 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
bo največ storjeno za mir, če bodo ideje jedrskega znanja razširili med znanstvenike
po vsem svetu. Sodeloval je z Oppenheimerjem (J. Robert Oppenheimer (1904–
1967), amerǐski jedrski fizik, vodja projekta Manhattan), ki ga je menda spodbudil,
da je poskušal s protijedrskimi idejami prepričati predsednika Roosvelta. Pozneje
je menda Bohra postalo strah, da bi Nemci prehiteli zaveznike in se je zavzemal
celo za to, da bi skrivnosti projekta Manhattan delili z Rusi. Menda je o tem že
prepričal Roosvelta, ki ga je poslal na sestanek s Churchillom, da bi prepričal še
njega. To pa mu ni uspelo, Bohrove ideje je Churchill v pismu Roosveltu označil
z besedami, da bi Bohra morali zapreti, saj bi realizacija njegovih idej pomenila
izdajstvo in najhuǰsi zločin. Leta 1956 je Robert Jungk objavil knjigo Brighter
than a Thousand Suns (Svetleǰse kot tisoč sonc), v kateri je bila objavljena tudi
Heisenbergova interpretacija (Heisenberg je svojo interpretacijo Jungku opisal v
pismu iz leta 1955) srečanja z Bohrom v Københavnu leta 1941, s katero se Bohr
ni strinjal. Po objavi knjige je Bohr napisal več pisem Heisenbergu, a nobenega
ni oddal. Šele leta 2002 je Bohrova družina dovolila vpogled v te osnutke Bohro-
vih pisem Heisenbergu, ki na dogodke daljnega leta 1941 v Københavnu mečejo
drugačno, Heisenbergu manj naklonjeno luč.
41Projekt Manhattan je bil tajni zaveznǐski projekt raziskav s ciljem izdelati
atomsko bombo v času druge svetovne vojne. Potekal je pretežno v laboratorijih v
odmaknjenem in izjemno zavarovanem amerǐskem oporǐsču v Los Alamosu v zvezni
državi New Mexico v ZDA. Projekt Manhattan se je začel z Einsteinovim pismom
(datirano z 2. 8. 1939) predsedniku ZDA Roosveltu. V pismu (in naslednjih dveh)
je Einstein informiral Roosvelta o novih spoznanjih v fiziki, ki omogočajo povsem
nove vire energije, in tudi izrazil strah, da se v nemških laboratorijih na teh osnovah
že pripravlja nov tip orožja. Zaradi strahu pred nemško atomsko bombo je Einstein
Roosveltu v pismu tudi natančno predlagal način, kako bi ZDA lahko prve prǐsle do
takega orožja, in celo vire pridobivanja urana za potrebe takega projekta. Kmalu je
stekel projekt Manhattan, ki ga je vodil amerǐski jedrski fizik Robert Oppenheimer,
v njem pa so sodelovali najvidneǰsi znanstveniki tistega časa (Fermi, Bethe, Szilard
. . . ). Rezultati projekta so bili prva jedrska eksplozija (Trinity) in obe atomski
bombi, vrženi na Hirošimo in Nagasaki. Tudi ”silovita“ hladna vojna se je, po
interpretacijah mnogih, začela v Los Alamosu s projektom Manhattan, saj je že
takrat prihajalo do kočljivih zadev vohunjenja in do napetih odnosov z Rusi. Celo
vodja projekta Oppenheimer se je kot obtoženi za sodelovanje z Rusi znašel pred
amerǐsko FBI. Albert Einstein je pozneje svoje pismo Roosveltu, ki je začelo projekt
Manhattan in posledično pripeljalo do atomskih bomb, označil kot največjo napako
svojega življenja.
45Otto Hahn (1879–1968), nemški kemik. Leta 1934 je zapustil profesuro na
berlinski univerzi kot znak protesta proti suspendiranju judovskih profesorjev, še
posebej Lise Meitner. Tudi pozneje sta skupaj z ženo Edith pogumno pomagala
judovskim družinam v Berlinu, ki so bile žrtve nacističnega antisemitizma. Leta
1938 je pomagal Lise Meitner pri pobegu na Švedsko. Istega leta so njegova odkritja
skupaj s Fritzem Strassmannom in Lise Meitner priznana kot odkritje cepitve jedra.
Pri nevtronskem obstreljevanju urana sta Hahn in Strassmann odkrila barij 141.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 79
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 80 — #30 i
i
i
i
i
i
Intervju
Pojav sta s cepitvijo urana 235 razložila Meitner in Frisch. Ob koncu druge svetovne
vojne je bil Hahn skupaj z drugimi nemškimi znanstveniki aretiran in deportiran
v Veliko Britanijo, kjer je v priporu avgusta 1945 izvedel, da sta na Hirošimo in
Nagasaki padli atomski bombi, ki sta bili nedvomno tudi plod njegovih odkritij.
Hahn je bil tedaj zelo obupan. Novembra istega leta pa je tudi izvedel, da je prejel
Nobelovo nagrado. Ker sta bila njegovo pridrževanje in lokacija vojaška skrivnost,
ga Švedska akademija znanosti o tem ni mogla obvestiti in je za novico izvedel kot
zapornik iz časopisov. Nobelovo nagrado je Hahn od švedskega kralja prejel osebno
na svečani podelitvi Nobelovih nagrad naslednje leto, torej leta 1946.
46Friedrich Wilhelm ”Fritz“ Strassmann (1902–1980), nemški kemik, ki je leta
1938 skupaj z Ottom Hahnom odkril cepitev urana. Strassmann je bil tudi ve-
lik nasprotnik nacizma in je nosilec priznanja Mučencev holokavsta, v hebreǰsčini
Chassidey Umot HaOlam, kar bi se lahko prevedlo kot Zvesti človečnosti. Priznanja
so podeljevale judovske organizacije in država Izrael ljudem, ki niso bili judovskega
porekla in so izpostavili svoj ugled in življenja, da bi v holokavstu pomagali Judom.
47Prva atomska bomba z imenom Little Boy je bila odvržena na Hirošimo
6. 8. 1945. Bomba je tehtala približno 4 000 kg. Glavno ”eksplozivo“ je bilo le
okrog 60 kg urana 235, od katerega je manj kot polovica kilograma dejansko ”iz-
gorela“ v jedrski reakciji cepitve jeder. Kinetična energija cepitvenih produktov je
bila enaka približno 15 kilotonam TNT (približno 60 terajoulov) in je ubila okrog
140 000 ljudi. Zaradi redkosti izotopa urana 235 bomba tega tipa prej sploh ni bila
preizkušena.
48Druga atomska bomba z imenom Fat Man je bila odvržena na mesto Nagasaki
9. 8. 1945. Bomba je tehtala približno 4 600 kg in z energijo prek 20 kiloton TNT
(čez 80 TJ) je pokončala ”le“ okrog 40 000, ranila pa okrog 25 000 ljudi. V primerjavi
s prvo bombo je ”majhno“ število žrtev pripisati hribovitemu terenu Nagasakija.
Tehnologija te bombe je temeljila na cepitvi plutonija 239 in je bila že preizkušena
z eksplozijo v puščavi Nove Mehike v ZDA, in sicer 16. 7. 1945. Prvi jedrski poskus,
ki se je imenoval Trinity, je imel moč približno 20 kiloton TNT in se šteje za začetek
atomske dobe.
52Wernher Magnus Maximilian Freiherr von Braun (1912–1977), nemško-ame-
rǐski fizik in raketni inženir. Verjetno najvplivneǰsi raketni strokovnjak preǰsnjega
stoletja. Pred drugo svetovno vojno in med njo je bil vodilni razvijalec nemške
raketne tehnike vključno z najbolj znanimi nacističnimi raketami V1 in V2. Leta
1945 so ga zajeli Američani in že leta 1955 je postal državljan ZDA in eden vodilnih
pri razvoju amerǐske raketne tehnike pri NASA. Med drugim je bil glavni direktor
pri izdelavi rakete Saturn V, ki je ponesla Apollo na Luno. Leta 1975 je prejel
najvǐsjo amerǐsko nagrado za dosežke v znanosti National Medal of Science.
53Sergej Pavlovič Koroljov (1907–1966) je bil vodilni sovjetski raketni inženir,
pomemben člen amerǐsko-sovjetskega raketnega tekmovanja in po dosežkih na po-
dročju raketne tehnike verjetno povsem enakovreden von Braunu. Leta 1938 je bil
pod Stalinom aretiran in obsojen na 10 let zapora. Kot zapornik je med drugo
svetovno vojno v veliki tajnosti in anonimnosti pomagal razvijati tako sovjetske
bombnike kot sovjetsko raketno tehniko. Leta 1944 je bil izpuščen, a zaradi po-
80 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 81 — #31 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
znavanja vojaških tajnosti še naprej strogo nadzorovan. Rehabilitiran je bil šele
leta 1957. Leta 1945 je prejel najvǐsja sovjetska priznanja za zasluge pri razvoju
vojaške tehnike. Istega leta je bil vodilni sovjetski strokovnjak, ki je v Nemčiji
prevzel nadzor in raziskave nemških zaplenjenih raket V2. Koroljov ima izjemne
zasluge za sovjetski razvoj balističnih raket in za sovjetske vesoljske uspehe.
56Victor Weisskopf (1909–2002) je bil avstrijski fizik, ki je tik pred nacistično
priključitvijo Avstrije leta 1937 odšel v ZDA. Kot mlad fizik je delal z Bohrom in
bil asistent pri Pauliju. Pozneje je bil pomemben sodelavec pri projektu Manhattan.
V letih 1961–1965 je bil direktor CERN-a. Poleg vrhunskega znanstvenika je bil
Weiskopf tudi avtor poljudnih knjig, kot so Privilege of Being a Physicist in The
Joy of Insight: Passions of a Physicist.
63Stanley George Wojcicki, poljsko-amerǐski fizik, rojen 1937. Več podatkov kot
o vrhunskem profesorju fizike s stanfordske univerze, ki je doktoriral na Berkeleyu
leta 1961, je mogoče najti o njegovi ženi Esther Wojcicki, učiteljici in novinarki,
ki se ukvarja z izobraževanjem in blogi. Še bolj pa je znana hči Susan Wojcicki,
ki je leta 1998 dvema podiplomskima študentoma računalnǐstva (Larry Page in
Sergej Brin – ustanovitelja Googla) oddala v najem garažo, kjer se je rodil Google.
Susan Wojcicki je iz lastnice garaže kmalu postala sodelavka in le deset let pozneje
direktorica marketinga korporacije Google z več kot 20 milijard dolarjev letnega
prihodka. Druga izmed treh hčera Stanleya Wojcickega, Anne Wojcicki, pa je
poročena s Sergejem Brinom. Sergej Mihajlovič Brin je ruskega rodu in se je skupaj
s starši (oba sta matematika), ko mu je bilo šest let, preselil v ZDA.
71CERN – iz francoščine: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, je
največji laboratorij za fiziko osnovnih delcev na svetu. Domuje na severozahodu
Ženeve na švicarsko-francoski meji. CERN danes sestavlja 20 evropskih držav
(kljub sodelovanju slovenskih fizikov v CERN-u Slovenija uradno ni članica). Za-
nimivo je, da je bila med 12 ustanoviteljicami leta 1954 tudi Jugoslavija, ki pa je
leta 1961 izstopila. CERN danes zaposluje skoraj 3 000 uslužbencev in v njem dela
skoraj 8 000 znanstvenikov, inženirjev in tehnikov z vsega sveta. Letni proračun
znaša skoraj milijardo evrov.
72Enrico Fermi (1901–1954), italijanski fizik, najbolj znan po prvem nuklear-
nem reaktorju. Deloval je na področjih kvantne mehanike, jedrske fizike in fizike
osnovnih delcev. Leta 1938 je prejel Nobelovo nagrado za fiziko, star komaj 37 let.
Zaradi judovskega porekla žene Laure je takoj po prevzemu Nobelove nagrade v
Stockholmu celotna družina emigrirala v ZDA. Pred tem je Fermi delal v Mussolini-
jevem Rimu, kjer je že pri 24 letih postal profesor fizike na rimski univerzi. V ZDA
je postal pomemben sodelavec v projektu Manhattan. Fermi spada med največje
fizike preteklega stoletja in se je odlikoval tako v teoretični kot tudi v eksperimen-
talni fiziki. Po njem se imenuje tudi umetni radioaktivni element fermij s simbolom
Fm in atomskim številom 100, ki je bil ”ustvarjen“ (z nevtronskim bombardiranjem
plutonija) in odkrit šele leta 1952. V ZDA je Fermi delal tudi na chicaški univerzi,
kjer se po njem imenuje Fermilab v bližini Chicaga. (Glej opombo 61.)
73Richard Phillips Feynman (1918–1988), amerǐski fizik, posebej znan v kvan-
tni mehaniki in kvantni elektrodinamiki. Prejemnik Nobelove nagrade za fiziko leta
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 81
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 82 — #32 i
i
i
i
i
i
Intervju
1965. Bil je eden najbolj znanih fizikov preǰsnjega stoletja. Sodeloval je tudi pri ra-
zvoju atomske bombe in bil še leta 1986 v skupini ekspertov, ki je raziskovala vzroke
nesreče raketoplana Challenger. Bil je eden pionirjev ideje kvantnega računalnika
in uvajanja nanotehnologije. Feynman je bil tudi uspešen učitelj in popularizator
znanosti, saj je znal najtežje koncepte lepo približati povprečnim ljudem. Še pose-
bej so znana njegova predavanja in popularne knjige: There’s Plenty of Room at
the Bottom, Surely You’re Joking, Mr. Feynman! (avtobiografija), What Do You
Care What Other People Think?, Tuva or Bust! in zanimiv alternativni učbenik
The Feynman Lectures on Physics. Bil je vsestranski človek in tudi ekscentrik, ki
se je zelo uspešno ukvarjal s stvarmi, kot so klovnjaštvo, žongliranje, slikarstvo,
glasba (bobni), odpiranje ključavnic . . . Njegovo zanimanje za biologijo ga je po-
stavilo ob bok vrhunskim genetikom in mikrobiologom njegovega časa. V ožjem
krogu njegovih sodelavcev in prijateljev so mnoga slovita imena, kot na primer Carl
Sagan (1934–1996), čigar vrhunski dosežki posegajo na tako različna področja, kot
sta kozmologija in literatura.
74V Göttingenu je tedaj deloval Heisenberg, ki je bil pred drugo svetovno vojno
pomemben fizik, med njo pa vodja nacističnega jedrskega programa. Po izpustitvi
iz angleškega ujetnǐstva leta 1946 se je Heisenberg s skupino fizikov ”nastanil“ na
univerzi v Göttingenu, kjer je postal direktor Kaiser Wilhelm inštituta za fiziko
(sedanji Inštitut za fiziko Maxa Plancka). Očitno si je zelo prizadeval za povrnitev
ugleda Nemčiji. Zaradi hladne vojne je kancler (predsednik vlade) Zvezne republike
Nemčije Konrad Adenauer (1876–1967; v času nacizma dvakrat zaprt kot naspro-
tnik režima, drugič po poskusu atentata na Hitlerja leta 1944), ki je bil kancler
v letih 1949–1963, že sprejel načrte NATO, da nemško vojsko oskrbi z jedrskim
orožjem. Proti tej odločitvi je Heisenberg z drugimi nemškimi znanstveniki nasto-
pil v znanem Göttingenskem manifestu, ki je skupaj z množičnimi protijedrskimi
demonstracijami leta 1958 v Hamburgu in drugih nemških mestih mogoče pomagal
ustaviti še eno zaostritev hladne vojne. Heisenberg si je v teh letih zelo prizadeval
za povezavo in skupno delo evropskih znanstvenikov in je bil menda med pobu-
dniki, ki so predlagali Ženevo kot primerno lokacijo za skupni evropski fizikalni
laboratorij, ki je dobil francosko ime CERN.
77Peter Higgs, rojen 1929, britanski teoretski fizik, ki je leta 1964 v okviru
svojih teorij napovedal obstoj po njem imenovanega Higgsovega delca oziroma Hi-
ggsovega mehanizma. Po teoriji Higgsov mehanizem razloži maso osnovnih delcev:
leptonov (elektron, mion, nevtrino, . . . ), kvarkov (ki sestavljajo hadrone: protone,
nevtrone, . . . ) in bozonov (gluoni, fotoni, težki bozoni). Leptoni in kvarki tvorijo
skupaj snovne delce ali fermione (po Fermiju). Higgsov mehanizem ”razporeja“
maso vsem delcem v standardnem modelu in Higgsov delec naj bi ustrezal skalar-
nemu osnovnemu delcu, ki je ”odgovoren za maso snovi“ in ki na primer razloži
razliko med brezmasnim fotonom in težkimi bozoni W in Z. Teorija, ki predvideva
obstoj Higgsovega delca, je splošno sprejeta med fiziki osnovnih delcev in pomeni
ključen del standardnega modela fizike osnovnih delcev. V podobni vlogi kot Hi-
ggsov delec so bili bozoni W in Z, ki so jih v standardni teoriji napovedali Glashow,
Weinberg in Salam, za kar so leta 1979 prejeli Nobelovo nagrado (Sheldon Lee Gla-
82 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 83 — #33 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
show, amerǐski fizik, rojen 1932; Abdus Salam, pakistanski fizik 1926–1996; Steven
Weinberg, amerǐski fizik, rojen 1933). Teorije takratni pospeševalniki niso zmogli
podpreti z eksperimentalnimi rezultati. Pospeševalnik SPS je bilo treba dograditi
v trkalnik za protone in antiprotone, da je bilo možno leta 1983 dokazati obstoj
bozonov W in Z ter izmeriti njihovo maso. Za ta eksperimentalni dosežek sta
bila najbolj zaslužna Carlo Rubbia in Simon van der Meer, za kar sta leta 1984
prejela Nobelovo nagrado. Obstoj Higgsovega delca še ni eksperimentalno potrjen
in njegova najdba (t. j. odkritje delcev, v katere Higgsov bozon razpada) je eno
največjih pričakovanj od novega trkalnika LHC. Higgsov delec je tudi ”edini delec“
standardnega modela, ki ga fiziki še niso ”videli“.
85Georges Charpak (1924–2010), poljsko-francoski fizik judovskega porekla.
Leta 1931 se je njegova družina iz Poljske (Dubrovytsia, današnja Ukrajina) prese-
lila v Pariz. Georges Charpak je bil kot član francoskega odpornǐskega gibanja leta
1943 aretiran in leto zatem deportiran v Dachau, ki ga je verjetno preživel le zato,
ker nacisti niso odkrili njegovega judovskega porekla. Po vrnitvi v Pariz leta 1946
je študiral na najelitneǰsem oddelku École Politechnique v Parizu, kjer je leta 1948
diplomiral. Leta 1954 je doktoriral pri Frédéricu Joliot-Curieju (Nobelova nagrada
1935 skupaj z ženo Irène Joliot-Curie za odkritje kratkoživih izotopov lahkih ele-
mentov – primerjaj opombo 17). Leta 1959 se je Charpak zaposlil pri CERN-u (glej
opombo 71). Georges Charpak je leta 1991 zapustil CERN in se upokojil, naslednje
leto pa je za svoje dosežke na področju detekcije delcev in še posebej za odkritja
večžičnih proporcionalnih komor prejel Nobelovo nagrado (glej tudi 2. poglavje v
dodatku). Odtlej se je do smrti zavzemal za splošneǰse družbene probleme. Tako
je bil leta 1995 med pobudniki izobraževalnega projekta La main à la pâte (Roka v
testu) za popularizacijo in revitalizacijo poučevanja naravoslovnih znanosti in teh-
nike v francoskih osnovnih šolah. Projekt La main à la pâte od leta 1996 podpira
francoska Académie des sciences in se je od takrat razširil tudi po svetu.
89Sir John Bertram Adams (1920–1984), britanski znanstvenik, strokovnjak za
pospeševalnike in vrhunski znanstveni menedžer. Njegov oče se je vrnil iz prve sve-
tovne vojne kot vojni invalid, ki je bil potem večinoma nezaposlen; družina z dvema
otrokoma je v glavnem živela od socialne pomoči. Z 19 leti je John končal Technical
Institute (srednja tehnična šola), a njegova družina mu ni mogla zagotoviti univer-
zitetne izobrazbe. Med drugo svetovno vojno je delal pri razvoju radarja in se pri
tem tako odlikoval, da je napredoval med znanstvene sodelavce kljub pomanjkljivi
formalni izobrazbi. Takoj po vojni je bil v letih 1945–53 zaposlen v Atomic Energy
Research Establishment (AERE) v Harwellu, kjer je bil odgovoren za gradnjo sin-
hrociklotrona z dosegom 175 MeV; ta je bil dograjen leta 1949 kot takrat največi
pospeševalnik v Evropi in je delal še nadaljnjih 30 let. Tedanji direktor AERE-ja
sir John Cockcroft je Adamsa posebno podpiral in ga leta 1953 poslal s skupino
strokovnjakov za pospeševalnike v CERN, kjer je postal vodja gradnje PS-a (PS –
Proton Synchrotron Division, od leta 2003 Accelerators & Beams Division) in leta
1960 – po tragični smrti tedanjega generalnega direktorja CERN-a C. J. Bakkerja
za eno leto njegov naslednik. Leta 1961 se je vrnil v Anglijo kot direktor Labo-
ratorija za raziskave o kontroliranem zlitju jeder v Culhamu, kjer je ostal do leta
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 83
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 84 — #34 i
i
i
i
i
i
Intervju
1967. V naslednjih letih je imel pomembno vlogo v britanski znanstveni hierarhiji
in je bistveno prispeval k odločitvi, da se SPS zgradi v okviru CERN-a globoko pod
zemljo na mejnem področju med Švico in Francijo, namesto kje drugje v Evropi.
To je znižalo predvidene stroške SPS-a skoraj za faktor 2 in omogočilo vse nadaljnje
uspehe CERN-a do danes. SPS je bil odobren leta 1971, ko se je Adams vrnil v
CERN kot direktor t. i. CERN-a II v letih 1971–75, medtem ko je bil avstrijsko-
nemški fizik Willibald Jentschke (1911–2002) direktor CERN-a I (to je ”starega“
CERN-a brez SPS-a). SPS je bil dograjen v predvidenem času leta 1976 in je ta-
koj začel delati s predvidenim dosegom 400 GeV. V letih 1976–80 je imel CERN
spet dva generalna direktorja. Belgijski fizik in matematik Léon Van Hove je bil
odgovoren za program fizikalnih raziskav, Adams pa za vse drugo, predvsem za
pospeševalnike. Po letu 1980 Adams ni več sprejemal operativnih nalog. Če bo
CERN kdaj postavil spomenik človeku, ki je največ naredil za njegov napredek, bo
to najbrž spomenik Johnu B. Adamsu.
96Einsteinova teorija relativnosti: Razlikovati moramo med ”posebno“ in ”splo-
šno“ teorijo relativnosti. Posebna teorija relativnosti izhaja iz dveh Einsteinovih
postulatov. Prvič, vsi ”inercialni sistemi“, ki se gibljejo v času in prostoru rela-
tivno drug na drugega s konstantno hitrostjo, so enakovredni. In drugič, svetlobna
hitrost je v vseh inercialnih sistemih enaka. Posebna teorija relativnosti ni spreme-
nila Maxwellovih enačb in je pravilno v skladu z vsemi dotedanjimi in kasneǰsimi
eksperimenti razširila klasično, to je predkvantno mehaniko na relativne hitrosti,
primerljive s hitrostjo svetlobe. Ni pa bila v skladu z Newtonovo teorijo gravitacije.
Einstein je potreboval deset let (1905–1915), da je našel splošno teorijo relativnosti,
to je klasično teorijo gravitacije, ki je bila v skladu z njegovo posebno teorijo in je
hkrati pravilno napovedala rezultate številnih kasneǰsih eksperimentov, na primer
obstoj gravitacijskih valov in črnih lukenj. O posebni teoriji relativnosti se splača
prebrati poglavji I–15 in I–16 v Feynmanovih Lectures on Physics (glej opombo
73).
O pospeševalnikih in detektorjih
(dodatek k intervjuju s prof. Zupančičem)
1. Energije pospeševalnikov
Energije osnovnih delcev merimo v ”elektronvoltih“ (eV): 1 eV je kinetična energija,
ki jo prvotno mirujoči elektron pridobi pri preletu potencialne razlike 1V. Tudi
mase merimo v enotah eV. Po Einsteinu ima mirujoči delec z maso m tudi mirovno
energijo Eo = mc2, kjer je c hitrost svetlobe. (Fiziki, ki se ukvarjajo z osnovnimi
delci, pogosto privzamejo, da so enote prostorskih in časovnih razdalj definirane
tako, da velja c = 1.) Delec, ki se giblje s hitrostjo v, ima polno energijo
E = γmc2 , (1)
84 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 85 — #35 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
kjer velja
γ =
1√
1− β2
(2)
in
β =
v
c
. (3)
Njegova kinetična energija je potemtakem Ekin = E−Eo = (γ−1)mc2 in lahko
se prepričamo, da v nerelativistični limiti v << c velja: Ekin = mv
2
2 .
V fiziki osnovnih delcev pogosto potrebujemo mnogokratnike elektronvolta: 1
keV = 103 eV, 1 MeV = 106 eV, 1 GeV = 109 eV in 1 TeV =1012 eV.
Poleg dosega pospeševalnika, t. j. najvǐsje energije E delcev, ki jo zmore, je
važen tudi tok delcev np (število delcev, ki se v časovni enoti pretoči skozi pre-
sek curka; indeks p pomeni ”pospešeni delec“ ali ”projektil“). (Produkt E · np bi
lahko imenovali ”moč“ pospeševalnika.) Ljubljanski betatron (glej opombo 21) je
pospeševal približno 1011 elektronov na sekundo.
Zgodovinski razvoj pospeševalnikov temelji na odkritjih o elektromagnetizmu,
ki so se začela v 18. stoletju in ki so pripeljala v 19. stoletju do Maxwellovih enačb,
t. j. do dokončne klasične teorije elektromagnetizma. Poleg tega je k razvoju da-
našnjih pospeševalnikov prispeval napredek vakuumske tehnike v 19. stoletju. Do
velikih hitrosti lahko pospešujemo z električnimi polji samo nabite delce v eva-
kuiranih ceveh, t. i. žarkovnih ceveh (beam tubes). Ob koncu 19. stoletja je ta
razvoj pripeljal do prvih praktično uporabnih pospeševalnikov elektronov, s kate-
rimi imamo opravka še danes: rentgenskih aparatov in katodnih (Braunovih) cevi,
ki v danes že preživetih televizorjih pričarajo slike na zaslonih. Prvi pospeševalnik
pozitivno nabitih delcev (protonov in težjih iononov) sta zgradila Cockroft in Wal-
ton leta 1932 (glej opombo 82) in z njim po Rutherfordovih navodilih odkrila prve
jedrske reakcije, ki jih povzročajo pospešeni protoni v jedrih.
Danes je gradnja pospeševalnikov in trkalnikov posebna panoga fizike in elek-
trotehnike, ki ima za sabo več kot stoletni razvoj. Bralcu, ki se želi malo globlje
seznaniti s fiziko pospeševalnikov, priporočamo tri poglavja iz knjige The Feynman
Lectures on Physics, Volume II: II–23 (Votlinski resonatorji), II–24 (Valovni vo-
dniki) in II–29 (Gibanje nabojev v električnih in magnetnih poljih).
2. Detektorji osnovnih delcev
V fiziki osnovnih delcev je detekcija delcev enako pomembna kot njihovo pospe-
ševanje. Skoraj sto let so eksperimentalni fiziki uporabljali fotografske filme ali
plošče in zaslone iz snovi, ki so fluorescirale, kadar so jih obsevali delci z dovolj
veliko energijo.
Za temi detektorji so prǐsle meglične celice (cloud chambers), ki jih je razvil bri-
tanski fizik Charles Thomson Rees Wilson (1869–1959, Nobelova nagrada za fiziko
1927). Britanski fizik Cecil Frank Powell (1903–1969, Nobelova nagrada za fiziko
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 85
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 86 — #36 i
i
i
i
i
i
Intervju
1950) je uvedel uporabo debelih slojev fotografskih emulzij, kjer je bilo treba pod
mikroskopom zasledovati sledi osnovnih delcev. Leta 1952 je amerǐski fizik Donald
Arthur Glaser (rojen 1926, Nobelova nagrada za fiziko 1960) s svojim odkritjem
mehurčnih celic (bubble chambers) izpodrinil uporabo megličnih celic (imenovanih
tudi Wilsonove celice). Zelo velike mehurčne celice, polnjene s tekočim vodikom in
postavljene v močno magnetno polje, je razvil amerǐski fizik Luis Walter Alvarez
(1911–1988, Nobelova nagrada za fiziko 1960). V prvi polovici šestdesetih let prej-
šnjega stoletja so amerǐski fiziki Lederman, Schwartz in Steinberger (glej opombe
59, 60, 62) odkrili, da se mionski nevtrini razlikujejo od elektronskih tako, da so
fotografirali iskre, ki so jih v tako imenovanih optičnih iskrnih celicah sprožili mi-
oni. Julija 1973 je CERN-skim fizikom uspelo pomebno odkritje v veliki s freonom
polnjeni mehurčni celici, imenovani Gargamelle. Komoro so izpostavili snopom
mionskih nevtrinov in antinevtrinov, ki jih je produciral CERN-ski PS, in z zelo
skrbnimi meritvami dokazali, da velja do tedaj še eksperimentalno nepreverjena
elektrošibka teorija Glashowa, Salama in Weinberga (Nobelova nagrada za fiziko
1979 – glej tudi opombo 77), ki je poleg bozonov W+ in W− predvidevala tudi
nevtralni bozon Z0.
Vsem zgoraj omenjenim detektorjem je bilo skupno, da so ustvarjali bolj ali
manj natančno upodobitev sledi, ki jo je zapustil osnovni delec pri prehodu skozi
plin, tekočino ali trdno telo. To sliko je bilo treba še fotografirati v vsaj dveh pro-
jekcijah, razen v posebnih primerih, kot na primer, kadar je bil detektor fotografska
emulzija. Fotografije sledov so najprej pregledovale velike skupine priučenih tehni-
kov, predvsem ženskega spola (”scanning girls“). Njihova naloga je bila odkriti in
označiti fotografije, na katerih je bilo videti sledove, ki bi fizike utegnile zanimati.
Šele nato je lahko fizik sledi skrbno izmeril in po primerni analizi, večinoma s po-
močjo računalnika, prǐsel do zaključkov. Očitno je bilo to delo zamudno in ni bilo
naključje, da je Nobelov komite pri utemeljitvi Alvarezove nagrade posebej omenil
organizacijo take analize. Konec sedemdesetih let preǰsnjega stoletja so mehurčne
celice začele izumirati. Dokončno “osmrtnico“ jim je leta 2004 v CERN-ovem Co-
urierju100 napisal nemški fizik in dolgoletni tehnični direktor CERN-a Horst Wen-
ninger. V članku navaja, da so v vseh mehurčnih celicah po vsem svetu posneli
več kot sto milijonov stereoskopskih fotografij (samo v CERN-u več kot polovico).
To pa je precej manj od – pri predvideni maksimalni luminoznosti LHC-ja in pred-
videnem celotnem preseku za sipanje protonov na protonih pri težǐsčni energiji 14
TeV – danes pričakovanega števila dogodkov v eni sekundi v LHC-ju.
Iz teh besed je očitno, da se je morala v zadnjih štiridesetih letih tehnologija
zbiranja in analize podatkov v fiziki osnovnih delcev revolucionarno spremeniti.
Sprememba se je začela že med zadnjo svetovno vojno z izumom računskega stroja,
ki je deloval še z vakuumskimi elektronkami. Leta 1948 so v Bellovih laboratorijih
v ZDA amerǐski fiziki John Bardeen (1908–1991), Walter H. Brattain (1902–1987)
in William B. Shockley (1910–1989) pri delu s polprevodniki iznašli tranzistor in za
to dobili Nobelovo nagrado za fiziko leta 1956. Ob koncu petdesetih let preǰsnjega
stoletja se je amerǐski elektroinženir Jack St. Clair Kilby (1923–2005) pri ameri-
100http://cerncourier.com/cws/article/cern/29120, maj 2011
86 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 87 — #37 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
ški družbi Texas Instruments začel ukvarjati z računalnǐsko tehnologijo in iznašel
integrirano vezje, kar mu je prineslo Nobelovo nagrado za fiziko leta 2000, družbi
Texas Instruments pa je že leta 1964 omogočilo izdelati prvi žepni elektronski kal-
kulator. Kmalu se je izkazalo, da se je število posameznih elementov integriranega
vezja na ploščinsko enoto polprevodnǐske ploščice podvojilo vsaki dve leti (Moorovo
pravilo). S tem se je začelo bliskovito naraščanje računalnǐske zmogljivosti. Leta
1969 sta kanadsko-amerǐski fizik Willard S. Boyle (rojen 1924) in amerǐski fizik
George E. Smith (rojen 1930), ponovno iz Bellovih laboratorijev, izumila charge
coupled device — CCD, za kar sta leta 2009 prejela Nobelovo nagrado. Iznajdba je
omogočila razvoj digitalnih fotokamer. Nobelovo nagrado za fiziko leta 2009 sta si
Boyle in Smith delila s kitajsko-britansko-amerǐskim elektroinženirjem Charlesom
K. Kaojem (rojen 1933), ki je bil nagrajen za svoje ugotovitve o absorpciji svetlobe
v različnih prozornih vlaknih in za uvedbo kremenčevih vlaken z zelo majhno ab-
sorpcijo. Slednje je omogočilo prenos veliko večjega števila digitalnih informacij na
enoto časa, kot je bilo prej možno s telefonskimi kabli. Ta iznajdba je pomembna
za prenos informacij na spletu in še posebej za CERN-ski projekt LHC Computing
Grid.
George Charpak (glej opombo 85) se je od začetka svojega dela v CERN-u
zanimal za možnosti elektronskega odčitavanja informacij o prehodu osnovnih del-
cev skozi materijo. Na dlani je bilo, da so za to najbolj primerne iskrne komore.
Charpaku je uspelo z analogno elektroniko določiti mesto, kjer je iskra preskočila
v komori. Pri tem pa je naletel na problem: iskrna komora je potrebovala nekaj
mikrosekund, da si je opomogla in postala sposobna za detekcijo naslednjega delca.
Charpak je seveda v jedrski fiziki spoznal detektorje, ki tega problema nimajo, to
so proporcionalni števci in ionizacijske celice. Za elektronsko odčitavanje pa potre-
bujejo občutljive ojačevalnike, ki so bili v časih pred integriranimi vezji predragi
za uporabo pri velikem številu detektorjev. Charpakova zasluga je bila, da je kot
prvi spoznal možnosti, ki so jih ponujala integrirana vezja za kontrolirano ojače-
vanje primarnih ionskih parov v plinih in s tem za digitalno merjenje osnovnih
delcev. V letih 1967–68 je s svojo skupino v CERN-u ne le odkril večžične pro-
porcionalne komore, temveč tudi vse pomembneǰse načine za lokalizacijo prehoda
osnovnih delcev skozi te komore. V naslednjih letih je še veliko mlaǰsih fizikov,
predvsem tudi v sodelovanju s Charpakom, prispevalo k današnji široki uporabi
večžičnih proporcionalnih komor pri meritvah z osnovnimi delci.
Pomembna metoda detekcije osnovnih delcev temelji tudi na zgoraj omenjenih
CCD-jih, ki s svojo rekordno prostorsko in časovno ločljivostjo omogočajo lokaliza-
cijo kratkoživih delcev in njihovih razpadnih produktov v neposredni bližini trka,
v katerem so nastali.
3. AGS
AGS (Alternating Gradient Synchrotron) – pospeševalnik na BNL (Brookhaven Na-
tional Laboratory blizu kraja Upton v osrednjem delu otoka Long Island v zvezni
državi New York v ZDA) je bil s takratnimi 33 GeV dolga leta pospeševalnik pro-
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 87
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 88 — #38 i
i
i
i
i
i
Intervju
tonov z največjim dosegom na svetu. Svojo polno moč je prvič dosegel poleti leta
1960. Alternating Gradient Synchrotron bi v slovenščini najbolje opisali kot ”sin-
hrotron z močnim zbiranjem“. Fizikalno razlago tega načina zbiranja, ki je izredno
pocenil gradnjo sinhrotronov, bralec lahko najde v prej navedenem Feynmanovem
poglavju II–29. V BNL-u so tak način pospeševanja leta 1952 iznašli amerǐski fi-
ziki Ernest D. Courant (rojen 1920), M. Stanley Livingston in Hartland S. Snyder
(1913–1962). Za to iznajdbo bi bili morda dobili Nobelovo nagrado, ko se ne bi
izkazalo, da je močno zbiranje že dve leti prej prijavil kot amerǐski patent grško-
amerǐski fizik Nicholas Christofilos (1916–1972), ne da bi ga publiciral v dostopni
strokovni literaturi.
Že v šestdesetih letih preǰsnjega stoletja je AGS delal v povezavi z 200 MeV
linearnim pospeševalnikom (linakom), ki je deloval kot vir protonov. V začetku
sedemdesetih let so v BNL-u naredili načrt trkalnika Isabelle s superprevodnimi
magneti za dva curka s po 200 GeV protonov, ki naj bi ga polnil AGS. Jeseni leta
1978 se je začela gradnja podzemnega tunela za ta trkalnik in naslednje leto so
uspešno preizkusili en odklonski magnet. Ko pa so jih naročili več, se je izkazalo,
da niso zanesljivi. Gradnja se je zavlekla, nato pa se je pojavila konkurenca: SSC
(glej opombo 65 in 5. poglavje tega dodatka). Seveda je ta zmagal in leta 1983 so
gradnjo trkalnika Isabelle dokončno ustavili, potem ko je bilo porabljenih že okrog
200 milijonov dolarjev. Ta denar pa ni bil izgubljen – v nasprotju z desetkrat
večjim izdatkom za SSC. Z nenehnim izbolǰsevanjem tehnologije v BNL-u je AGS
ostal v uporabi do današnjih dni in je v prvem desetletju tega stoletja postal vir
polariziranih protonov in težkih ionov za trkalnik RHIC (Relativistic Heavy Ion
Collider), ki je v uporabi od leta 2000.
BNL sicer ni več eden od dveh vodilnih svetovnih laboratorijev za fiziko osnov-
nih delcev, kot je bil skupaj s CERN-om (glej opombo 71) v začetku šestdesetih
let preǰsnjega stoletja. Dodati pa je treba, da je bil BNL od nekdaj in je še danes
aktiven tudi na številnih drugih področjih v naravoslovnih in tehničnih znanostih.
4. Fermilab
Fermilab (Fermi National Laboratory) v mestu Batavia blizu Chicaga v zvezni dr-
žavi Illinois v ZDA (glej tudi opombo 72) je še danes laboratorij z enim največjih
za fizikalne raziskave delujočih trkalnikov na svetu Tevatronom. Leta 1967 je te-
danji amerǐski predsednik Johnson podpisal zakon o ustanovitvi laboratorija, ki
se je sprva imenoval National Accelerator Laboratory. Istega leta je bil ugledni
amerǐski strokovnjak za področje pospeševalnikov in profesor na Univerzi Cornell
Robert R. Wilson (1914–2000) imenovan za njegovega prvega direktorja. Konec
leta 1968 se je začela gradnja pri mestecu Batavia. Direktor R. Wilson je upravičil
svoj sloves s tem, da je zgradil načrtovani protonski pospeševalnik v predvidenem
času za manj denarja, kot ga je bilo prvotno odobrenega, in pri tem uvedel še nekaj
koristnih novosti. Konec leta 1972 je pospeševalnik dosegel predvideno energijo 400
GeV, že poldrugo leto kasneje pa so odprli laboratorij in ga hkrati preimenovali
v Fermi National Accelerator Laboratory, na kratko Fermilab. Poleti leta 1977 je
88 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 89 — #39 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
skupina fizikov pod vodstvom Leona Ledermana (glej opombo 60) odkrila delec
Y, za katerega je kmalu postalo jasno, da je vezano stanje kvarka b (bottom ali
beauty) in njegovega antikvarka. Jeseni leta 1978 je postal Lederman kot naslednik
R. Wilsona drugi direktor Fermilaba (do pomladi 1989). Mesec dni kasneje se je
Fermilab odločil, da podvoji energijo protonov s tem, da zgradi pod dotedanjim sin-
hrotronom za 400 GeV še sinhrotron za 800 GeV s superprevodnimi magneti. Prvi
sinhrotron bi potem napajal drugega in superprevodni magneti bi zlahka dosegli
dvakrat večjo magnetno poljsko jakost kot navadni elektromagneti.
Ta odločitev, pri kateri je R. Wilson imel glavno vlogo, se je izkazala kot uso-
dna za Fermilab in za CERN. Že leta 1976 je Carlo Rubbia (glej opombo 86)
skupaj s svojima amerǐskima kolegoma Davidom Clineom (rojen 1933) in Petrom
McIntyreom (rojen 1947) napisal predlog za trkalnik proton-antiproton, v bistvu
takšen, kakršen je bil kasneje zgrajen v CERN-u. Najprej ga je poskusil ”prodati“
Fermilabu, kjer je deloval pospeševalnik za 400 GeV, ki je bil približno enakovre-
den CERN-ovemu SPS-u. Tedanjemu direktorju R. Wilsonu je bil predlog menda
v načelu všeč, ni pa zaupal Rubbii, ki je bil takrat na slabem glasu kot nesoliden
fizik (za podrobnosti glej v opombi 86 citirano knjigo Garyja Taubesa). Tako se
je R. Wilson odločil, naj Fermilab najprej podvoji energijo svojega pospeševalnika.
Glavno odgovornost za ta ”Energy Doubler“, kot so ga prvotno imenovali, je pre-
vzela nekdanja Wilsonova sodelavka z Univerze Cornell Helen T. Edwards (rojena
1937). V rekordnem času petih let in treh mesecev po Wilsonovi odločitvi je bil
Doubler dograjen in dosežena energija 800 GeV. Energy Doubler so kasneje prekr-
stili v Tevatron, ker je skoraj dosegel energijo 1 TeV, predvsem pa, ker so ga po
CERN-ovem zgledu do leta 1986 dogradili v trkalnik proton-antiproton, ki danes
dela pri težǐsčni energiji malo manj kot 2 TeV. Na njem sta dva velika detektorja
CDF in DØ (Collider Detector Facility in Detector Zero – vsak približno 5 000 ton)
kot dosedanji največji dosežek Fermilaba odkrila najtežji kvark t z mirovno maso
približno 170 GeV. Načrtujejo, da bodo Tevatron kot trkalnik ustavili, brž ko bo
LHC potrdil obstoj in maso kvarka t. Verjetno pa bo delal še naprej kot navaden
pospeševalnik za produkcijo sekundarnih delcev, na primer nevtrinov. Omenjena
Helen Edwards je bila v letih 1989–92 namestnica direktorja SSC-ja (glej opombo
65 in 5. poglavje v tem dodatku) in načelnica oddelka za superprevodnike v SSC-ju,
torej praktično odgovorna za njegov glavni del. Tik pred propadom SSC-ja se je
vrnila v Fermilab. V leta 2006 izdani knjigi Out of the Shadows: Contributions of
20th Century Women to Physics ji je posvečen eden od štiridesetih življenjepisov, ki
so jih mednarodni avtorji napisali o najpomembneǰsih matematičarkah, fizičarkah
in astronomkah preǰsnjega stoletja.
5. Superconducting Super Collider (SSC)
Širša javnost, posebno v Evropi, se komaj še spominja, da je imel CERN-ov LHC
stareǰsega in večjega predhodnika v ZDA, ki pa je ”umrl“ še pred začetkom gradnje
LHC-ja: Superconducting Super Collider (SSC) v Texasu v ZDA. V letih 1982–1983
je HEPAP (High Energy Physics Advisory Panel) Amerǐskega fizikalnega združenja
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 89
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 90 — #40 i
i
i
i
i
i
Intervju
svetoval, naj se zgradi trkalnik za dva protonska curka s po 20 TeV. Temu nasvetu
je bilo v prid tudi dejstvo, da so že spomladi leta 1982 v CERN-u našli bozone
W in Z, kar je leta 1984 Evropi prineslo dve Nobelovi nagradi (glej opombe 77,
86 in 87). Američani so se zbali, da bodo dokončno izgubili dotedanjo vodilno
vlogo v fiziki osnovnih delcev (glej v opombi 86 citirano knjigo Garyja Taubesa,
na primer str. 95–96). Poleti leta 1984 je bila ustanovljena Osrednja načrtovalna
skupina, po angleško Central Design Group (CDG) za ta trkalnik pod vodstvom
Mauryja Tignerja. Ta skupina je leta 1986 objavila Conceptual Design Report za
SSC kot trkalnik z obsegom skoraj 90 km in superprevodnimi magneti, ki naj bi
dosegli magnetno polje z jakostjo 6.5 tesle. Stroški za gradnjo SSC-ja naj bi znašali
nekaj več kot 8 milijard dolarjev. Januarja 1987 je tedanji predsednik ZDA Ronald
Reagan odobril nadaljevanje projekta. Izmed 43 predlaganih lokacij, od katerih jih
je 35 izpolnjevalo zahtevane pogoje, je bila novembra 1988, ko je bil predsednik že
G. H. W. Bush, izbrana lokacija v Teksasu, v bližini mesteca Taxahachie, kakšnih
20 km južno od teksaške prestolnice Dallas. Januarja 1989 je bil ustanovljen SSC
Laboratory pod vodstvom fizika Roya Schwittersa101, dotedanjega vodje največje
eksperimentalne skupine CDF (Collider Detector at Fermilab) v Fermilabu. V
letu in pol je ta laboratorij izdelal načrt za SSC, ki je bil prilagojen lokaciji v
Teksasu, in kmalu potem se je začela gradnja. Do poletja 1992 so skopali že velik
del predora za bodoči pospeševalnik in porabili zajeten del do tedaj na približno
11 milijard dolarjev naraslega proračuna. Tedaj so se začele resne težave. Fiziki
zunaj področja fizike osnovnih delcev so se zbali, da bodo njihova področja utrpela
finančne redukcije v korist SSC-ja. Predvsem NASA se je bala, da bodo zmanǰsana
sredstva za vesoljske raziskave. Vsem nasprotnikom je prǐslo prav, da se je govorilo
o nadaljnjih zvǐsanjih pri proračunu za SSC. Julija 1993, ko je bil predsednik ZDA
že Bill Clinton, je amerǐski kongres dokončno ustavil gradnjo SSC-ja. Za mnoge
fizike, pospeševalnǐske strokovnjake in druge uslužbence laboratorija SSC (skupaj
jih je bilo okrog 2 000), predvsem pa za tiste izmed njih, ki so se že preselili v
Teksas, je bil konec SSC-ja preceǰsnja katastrofa.
6. LHC
Trkalnik LHC evropskega laboratorija CERN (glej opombo 71) na švicarsko-fran-
coski meji pospešuje protone (do energije E = 7TeV) v dveh curkih, ki krožita
v nasprotnih smereh. Pri trkih protona iz enega curka s protonom iz drugega je
celotna energija v njunem težǐsčnem inercialnem sistemu 2E.
Priporočamo ogled dokumenta CERN fax LHC the Guide na naslovu (maj
2011): http://public.web.cern.ch/public/en/LHc/Facts-en.html
V tem dokumentu najdemo veliko zanimivih podatkov, kako LHC deluje in kaj
naj bi zmogel, če bo šlo vse po načrtih.
101Roy Schwitters, rojen 1944, amerǐski fizik, ki je v devetdestih letih preǰsnjega stoletja
delal tudi s skupino slovenskih fizikov pod vodstvom prof. Petra Križana pri poskusu
Hera-B na DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) v Hamburgu v Nemčiji.
90 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 91 — #41 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
Zakaj so za današnjo fiziko osnovnih delcev trkalniki (namesto navadnih po-
speševalnikov) tako zanimivi? Pri hitrostih pospešenega delca blizu svetlobne hi-
trosti omogočajo trkalniki produkcijo novih, še neznanih delcev z bistveno večjimi
mirovnimi masami kot pospeševalniki z enakim dosegom enega samega curka in
stacionarno (t. j. v laboratoriju mirujočo) tarčo.
Da bi to lažje razumeli, si lahko namesto trkov med delci predstavljamo trke
med avtomobili. Predstavljajmo si avtomobile, ki bi se pri trkih med seboj ”stlačili“
in ne odbili (t. j. trki bi morali biti popolnoma neelastični). Dva avtomobila z maso
m, ki bi se gibala drug proti drugemu z nasprotnima gibalnima količinama p in −p
in trčila čelno, bi po trku na mestu trčenja ”pustila skupek“ z maso 2m in gibalno
količino nič. Njuna kinetična energija pred trkom Ekin = p
2
2m · 2 =
p2
m se ”porabi
za poškodbe“. Kaj pa, če eden od obeh avtomobilov prvotno miruje? Tedaj se
v trk ”vloži“ kinetična energija
p2
2m . Zaradi ohranitve gibalne količine se mora
skupek z maso 2m po trku še vedno gibati z gibalno količino p, torej s kinetično
energijo p
2
4m . Za poškodbe ostane le
p2
4m , torej štirikrat manj kot pri ”trkalniku“ z
dvema avtomobiloma (kjer smo vložili dvakrat več energije). Isto velja za dva enaka
nerelativistična delca, le da ”poškodbe“ lahko pomenijo produkcijo novih delcev.
Seveda pa potrebuje resnični trkalnik dva curka, kar je vsaj dvakrat zahtevneǰse
kot en curek in stacionarna tarča.
Zdaj pa si oglejmo enačbe (1)–(3) v poglavju 1 (ki jih najdemo tudi v zgoraj
omenjenih spletnih dokumentih o LHC). Enačbo (1) bi pravzaprav morali nadome-
stiti z dvema: M = γ ·m in E = M · c2. Če privzamemo še, da delamo v sistemu
enot, kjer velja c = 1, dobimo
E = M = γ ·m.
To pomeni, da je celotna energija delca E enaka njegovi masi M in obratno. Masa
M pa je odvisna od hitrosti delca v in narašča linearno z γ = 1√
1−v2 , t. j. tem bolj,
čim bolj se hitrost v bliža vrednosti 1.
Zdaj bi lahko z našim nerelativističnim računom poskusili določiti energijo delca
v laboratoriju Elab, ki bi bila potrebna, da bi dosegli pri trku s stacionarnim delcem
isto težǐsčno energijo, kot jo doseže trkalnik z dosegom E, namreč 2E. Tako bi dobili
napačen rezultat. Pravilen je namreč
Elab = 2
E2
mc2
−mc2 . (4)
V klasični Newtonovi mehaniki je čas absoluten, prostor pa tridimenzionalen.
Einstein je čas in prostor povezal v štiridimenzionalen prostor-čas, v katerem mo-
ramo upoštevati Lorentzevo transformacijo, kadarkoli ǐsčemo povezavo med dvema
inercialnima sistemoma. Pri tem moramo biti vedno pripravljeni na presenetljive
pojave, ki nasprotujejo naši ”zdravi pameti“. Najbolj znan tak pojav je tako ime-
novani ”paradoks dvojčkov“, t. j. danes eksperimentalno potrjeno dejstvo, da bi se
dvojček s potovanja po vesolju vrnil na zemljo malo mlaǰsi kot dvojček, ki je ostal
doma. Enačba (4) je še en primer takih presenetljivih dejstev.
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 91
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 92 — #42 i
i
i
i
i
i
Intervju
Pri dograjenem LHC-ju bo veljalo E = 7 TeV. Ker je mirovna masa protona
m = 0.938 GeV ≈ 1 GeV (oziroma, m ≈ 1GeV/c2 brez privzetka c = 1), je
drugi člen v enačbi (4) zanemarljiv in dobimo Elab ≈ 105 TeV. Danes in v dogle-
dni bodočnosti je pospeševalnik s takim dosegom in uporabno močjo mogoč samo
v fantastiki. Pač pa se najdejo protoni s takimi energijami v kozmičnih žarkih.
Milijarde let že (neškodljivo) letajo skozi vesolje. To je verjetno eden od najprepri-
čljiveǰsih dokazov, da se tudi ”̌crnih lukenj“, ki naj bi jih po strahovih nevednih v
LHC-ju ustvarili pospešeni delci, ni bati.
Za razumevanje enačbe (4) svetujemo poglobitev v poglavje II-25 (Elektrodina-
mika v relativistični notaciji), podpoglavji II-25-1 in II-25-2 omenjene Feynmanove
knjige. Tam Feynman razloži, da se razlika med normo (velikostjo) četverice, ki
pripada celotni energiji delca, in normo četverice, ki pripada gibalni količini delca,
pri Lorentzevi transformaciji ohranja. To pomeni, da je ta razlika neodvisna od
inercialnega sistema. En tak sistem je laboratorij z mirujočo tarčo, drugi pa te-
žǐsčni sistem (dveh delcev, ki trčita). Upoštevanje te invariantnosti vodi do zgornje
enačbe.
V prej omenjenih CERN-ovih dokumentih preberemo, da celo zaporedje pospe-
ševalnikov (Linac 2, Booster, PS, SPS) napaja trkalnik LHC s protoni ali težkimi
ioni. Pri polnem obratovanju bodo ti pospeševalniki ”polnili“ LHC trkalnik slabih
9 minut, nato bo LHC po približno 20 minutah protone pospešil do maksimalnih
7 TeV. Sledilo bo nekaj ur za eksperimente s trki med dvema protonoma pri te-
žǐsčni energiji 14 TeV. Napajalni pospeševalniki bi bili torej večino časa brez dela.
Namesto tega jih bodo lahko v tem času uporabljali za številne eksperimente pri
nižjih energijah, na primer s curki nevtrinov (z energijami nekaj sto GeV), ki jih
CERN proizvaja in pošilja skozi zemljo v smeri 730 km oddaljenega podzemnega
laboratorija Gran Sasso v italijanskih Abruzzih, kjer jih čaka več kot 5 000 ton
težak detektor z imenom OPERA.
Zanimivo je, da LHC ni popoln krog. Približno eno tretjino obsega 27 kilome-
trov zavzemajo ravni odseki. Ti so potrebni za različne namene. V enem ravnem
odseku so nameščeni posebni superprevodni magneti, t. i. “kicker magnets“ (”sun-
kovni magneti“), ki lahko zelo hitro (v največ 0.3 milisekundah) usmerijo curka v
dva ravna tunela, ki vodita do ”curkovnih smetnjakov“ (beam dumps). Drugi ravni
odseki so namenjeni za že omenjeno vbrizgavanje curkov iz SPS-a, za magnete (kva-
drupoli, sekstupoli, itd.), ki ne odklanjajo delcev, za dvorane, kjer so nameščeni
detektorji za različne eksperimente, za pospeševalne votlinaste elektrode in – pre-
snetljivo pomembno – za ”̌cǐsčenje“ curkov s t. i. kolimatorji, ki je potrebno zaradi
zaželenih trkov med delci iz enega curka z delci iz drugega in zaradi nezaželenih
in zelo zapletenih interakcij med curkoma in stenami curkovnih cevi. Brez čǐsče-
nja bi bil curek obdan s ”sijem“ divergentnih protonov, ki bi prej ali slej končali v
superprevodnih magnetih, jih segreli in tako povzročili, da postanejo normalno pre-
vodni. V magnetnem polju vseh superprevodnih magnetov dograjenega LHC-ja pa
bo nakopičenih 11 GJ energije, t. j. red velikost več, kot naj bi vsebovala oba curka
v dograjenem LHC-ju. Če postane superprevodni magnet normalno prevoden, se
ta energija vsaj delno sprosti, t. j. spremeni v toplotno. To očitno vodi do verižne
92 Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2
i
i
“intervju” — 2011/5/20 — 7:17 — page 93 — #43 i
i
i
i
i
i
Pogovor s prof. Črtomirom Zupančičem
reakcije in trkalnik morajo nujno ustaviti, da se izognejo resnim poškodbam.
Glede na sorazmerno kratek čas, potreben za polnitev LHC-ja s protoni in za
njihovo pospešitev do 7 TeV, se ne bo splačalo nadaljevati z eksperimenti pri 14
TeV kaj dosti dlje kot 10 ur, saj se zaradi trkov med protoni njihovo število v obeh
curkih počasi manǰsa. Prej ali slej je potrebna nova polnitev. Pred novim zago-
nom/polnitvijo pa se je treba znebiti obeh oslabljenih curkov. Pri končni energiji
protonov E = 7 TeV bo celotna energija v enem curku 350 MJ, kar zadošča, da
raztopi približno 500 kg bakra. Očitno je treba zagotoviti absorpcijo curkov v dveh
curkovnih smetnjakih, ki ”sta sestavljena“ iz plasti grafita z različnimi gostotami,
seveda v vakuumu. Curkovni smetnjak je prirezan grafitni stožec, obdan z železom
in betonom. Curek ga najprej zadene na manǰsem mejnem krogu. Če curka ne bi
prej ”razredčili“, bi pri polni moči zvrtal luknjo do konca stožca. Razredčita ga
dva posebna sunkovna magneta v smetnem tunelu pred grafitnim stožcem (kadar
govorimo o enem magnetu, to pogosto pomeni skupino magnetov z enako smerjo
magnetnega polja). Časovno naraščajoče magnetno polje teh dveh magnetov v
smetnem kanalu spremeni ravni curek v prostorsko spiralo okrog prvotne smeri
curka s temenom blizu grafitnega stožca. V projekciji pravokotno na smer curka v
smetnem kanalu je prostorska spirala ravninska spirala s časovno naraščajočim pre-
merom. Seveda morajo biti vse dimenzije grafitnega stožca usklajene z dimenzijami
prostorske spirale.
Otvoritev LHC-ja je bila jeseni 2008. Odprava tehničnih napak, odkritih kmalu
po otvoritvi, pa je zakasnila začetno delovanje trkalnika za več kot leto dni. Ver-
jetno so se z otvoritvijo prenaglili, ker so hoteli praznovati odhod dotedanjega ge-
neralnega direktorja Roberta Aymara (rojen 1936) in prihod novega Rolfa Heuerja
(rojen 1948). Na srečanju v Chamonixu v začetku leta 2010 je eden od CERN-ovih
direktorjev Stephen Myers (rojen 1946) poročal o delih, ki so bila opravljena na
LHC-ju v več kot letu dni po jeseni 2008. Čas so dobro izkoristili tudi za številne iz-
bolǰsave, ki niso imele nobene zveze s takratnimi tehničnimi napakami. Kljub temu
so sklenili, da bodo z obratovanjem LHC-ja nadaljevali postopno in zelo previdno,
dokler ne bodo dosegli polnih zmogljivosti.
Med začetnim poskusnim obratovanjem dela LHC pri polovični težǐsčni energiji
2E = 7 TeV (od spomladi 2010), t. j. s polovično energijo protonov E = 3.5 TeV,
in z maloštevilnimi gručami, tako da celotna energija enega curka ne preseže 1
MJ. S temi energijami naj bi že v letu 2011 začeli povsem redno obratovati za
eksperimente.
Po tem izredno dolgotrajnem ”zagonu“ bodo LHC spet prevzeli pospeševalnǐski
strokovnjaki, da ga dogradijo do načrtovanega dosega E = 7 TeV. Fiziki pa upajo,
da bodo za dograditev potrebni čas koristno porabili za analizo dotlej zbranih
podatkov in morebiti presenetili svet s kakšnim pomembnim odkritjem že pred
delovanjem LHC s polno močjo.
Pogovor z dodatki je uredil Damjan Kobal
Obzornik mat. fiz. 58 (2011) 2 VII