U blizini talijanskoga grada L’Aquile najveće je i najvažnije podzemno istraživačko središte na svijetu – Nacionalni laboratorij Gran Sasso (LNGS). Projektiran je i sagrađen na poticaj i zamisao predsjednika Nacionalnog instituta za nuklearnu fiziku profesora Antonina Zichichija. Počeo se graditi 1982., a dovršen je 1985. godine.
Smješten je u utrobi planine, na dubini većoj od 1400 metara, kako bi bio zaštićen od kozmičke radijacije jer je to nužno za znanstvene aktivnosti kojima je taj laboratorij posvećen. Do laboratorija, po dimenzijama i opremljenosti zasigurno jednog od najvažnijih na svijetu, dolazi se autocestom Rim – L’Aquila i odvojkom koji vodi prema zgradama na oko 900 metara nadmorske visine. Tu su uredi u koje subotom i nedjeljom dolaze i posjetitelji (trenutačno su posjeti obustavljeni zbog obnove dijela laboratorija) koji prije ulaska moraju pogledati, među ostalim, i 15-minutni video o sigurnosti, a put se u utrobu planine nastavlja autobusom tunelom dugim više od 10 kilometara.
Na pola puta, oko petog kilometra, ulazi se u podzemni laboratorij. Posjetitelji moraju nositi kacige koje im dijele pripadnici službe sigurnosti. Temperatura je između pet i šest stupnjeva Celzijevih cijele godine, pa se i ovih vrućih dana treba dobro obući. Ulaz u podzemne dvorane izgleda kao u filmovima o Jamesu Bondu. S još nekoliko novinara posjetio sam kompleks od tri velike dvorane, svaka je duga 100, široka 20 i visoka 18 metara. Rad laboratorija financira Nacionalni institut za nuklearnu fiziku (INFN), ustanova koja u Italiji koordinira i financira istraživanje nuklearne i subnuklearne fizike te fizike elementarnih čestica. U laboratoriju rade znanstvenici iz 29 zemalja, među kojima je i Hrvatska. Na oko 15 eksperimenata, u različitim fazama, radi trenutačno 1100 znanstvenika.
“Ovaj je laboratorij najviše razina znanosti u Italiji, njime se s razlogom ponosimo. Ovdje dolazi do stalnog sučeljavanja, interakcije, razmjene iskustava s tolikim drugim istraživačkim centrima u svijetu”, kazao je talijanski predsjednik Sergio Mattarella, koji je također nedavno obišao laboratorij.
Gotovo 1400 metara stijena laboratorij štite od kozmičkih zraka za faktor milijun. Osim toga, neutralna radioaktivnost u tunelu tisućama je puta manja nego na površini zahvaljujući minimalnom postotku urana i torija prisutnih u stijenama dolomitskog tipa koje čine planinu Gran Sasso.
Potres se ne osjeća
Pitanje je koje se odmah nameće s obzirom na to da smo u blizini L’Aquile, koju je snažan potres 2009. gotovo sravnio sa zemljom, je li se taj potres osjetio i u laboratoriju. Ne, nije se osjetio. Dakako instrumenti su pokazali da se potresa dogodio, ali ljudi u podzemnom laboratoriju nisu ga osjetili. A laički je prvi dojam kako bi se pri takvoj prirodnoj nepogodi na vas mogla srušiti planina, 1400 metara stijena iznad vaših glava. “Strop” je visok 18 metara, ali... Bio sam u L’Aquili na dan potresa 6. travnja 2009., istina ne poslije najsnažnijeg potresa – onog u 3.32 sata od 6,3 po Richteru, koji je izazvao smrt 309 osoba – ali osjetio sam drugi najsnažniji – onaj od 5,9 stupnjeva po Richteru – i tlo se toliko pomicalo pod nogama da sam jedva održavao ravnotežu. Potresi kojih je bilo oko 12.000, prema podacima talijanskog zavoda za fiziku i vulkanologiju (INGV), završili su svoju fazu tek 2012. Tri godine tresla se zemlja, a u utrobi Gran Sassa pomicanje tla sve se te godine nije osjetilo.
Osnovni projekti istraživanja u sadašnjem programu su fizika neutrina, čestice koje prirodno proizvodi Sunce i koje se oslobađaju za eksplozija supernova, potom istraživanje čestica tamne tvari i izučavanje nuklearnih reakcija koje su važne za astrofiziku. Neutrino je vjerojatno najneuhvatljivija čestica u našem svemiru, a ipak smo njome okruženi i bombardirani svake sekunde.
Doktor znanosti Antonio D’Addabbo objašnjava nam kako su neutrini, a ime im je dao Enrico Fermi, talijanski fizičar i dobitnik Nobelove nagrade koji je prvi konstruirao nuklearni reaktor, proizvedeni termonuklearnom fuzijom. Vrlo ih je teško “uloviti”, a Sunce ih stalno proizvodi.
– Kroz dlan ruke u jednoj sekundi prolazi oko tisuću milijardi neutrina – objašnjava nam D’Addabbo. Dakako mi taj njihov prolazak ne osjetimo, a oni nastave svoj put kroz cijelu zemljinu kuglu. Da bi ih se “primijetilo”, u laboratoriju Gran Sasso izrađena je kugla u kojoj se nalazi 300 tona tekućine (trimetrilbenzin koji se dobiva iz nafte) u kojoj pri prolasku neutrina nastane sitan bljesak. Ta je kugla uronjena u drugu posudu u kojoj se nalazi 900 tona iste tekućine. Sve zajedno nalazi se u čeličnoj kugli promjera 13,7 metara. Ta je kugla pak ponovno uronjena u čeličnu posudu napunjenu ultračistom vodom kako bi se smanjio utjecaj prirodne radijacije koja dolazi iz stijene. Za dobivanje što jasnijeg signala kojim se potvrđuje postojanje neutrina odabrano je mjesto upravo ispod oko kilometar i pol stijene gdje se nalaze laboratoriji koji su i nazvani po planini Gran Sasso. Zašto je sve tako složeno, okrugla posuda s tekućinom dobivenom iz nafte uronjena u drugu itd., laicima je teško objasniti.
Nakon sedmogodišnjeg istraživanja 2014. neutrini, koje su fizičari kao proizvod fuzije protona mogli samo izračunati, napokon postali vidljivi, a rezultati istraživanja objavljeni su u uglednom znanstvenom časopisu Nature. To je bio dokaz o djelatnosti Sunce, da ono stvara energiju trošeći vodik. Energija se proizvodi u unutrašnjosti Sunca, gdje je temperatura 15 milijuna stupnjeva, a potom dolazi na površine te se izbacuje. Fotonima treba gotovo milijun godina da iz unutrašnjosti Sunca dođu na površinu, a neutrinima, međutim, od njihova nastanka u središtu Sunca do dolaska u laboratorij u planini Gran Sasso, što je udaljenost od oko 700.000 kilometara, treba samo osam minuta. Nose sa sobom i dosta energije koja se putem izgubi. No, znanstvenicima daju važne informacije o procesu proizvodnje Sunčeve i općenito energije zvijezda. To čine već pet milijardi godina, odnosno od kada postoji Sunce. Dakle koliko goriva još ima Sunce? Svaka reakcija koja stvara protone i neutrine nepovratna je pa će vodik koji se nalazi u Suncu prije ili poslije nestati. Kad će se to dogoditi? Bez brige: Sunce je na pola rezervoara goriva, odnosno još oko pet milijardi godina moći ćemo se sunčati, uvjeravaju nas u LNGS-u.
Unutar laboratorija Gran Sasso izučavanje svojstva neutrina nosi nas do nebeskih bliskih i dalekih objekata (astronomija neutrina). Izučavanje karakteristika intrinzične osobitosti te čestice temeljna su i godinama su predmetom aktivnosti znanstvenih podzemnih laboratorija.
Među svim granama astronomije ona koja izučava i koristi neutrine ima jedinstvene i iznenađujuće karakteristike. Zapravo, golema prodorna moć te radijacije omogućuje istraživanje jezgre Sunca, sjedišta nuklearnih reakcija koje daju Sunčevu energiju u obliku svjetlosti.
Sudar nakupina galaktika
Gotovo stoljeće uvjerljivih astronomskih promatranja pokazalo je da obična i vidljiva materija predstavlja samo mali dio svemira. On je, međutim, sastavljen najvećim dijelom od nevidljive materije zvane tamna tvar i misteriozne energije zvane tamna energija.
Svi dobiveni dokazi naznačuju da je tamna tvar prisutna u svemiru i da čini važan sastojak za njegovu evoluciju s obzirom na to da ima krucijalnu ulogu u formiranju struktura. Prve pretpostavke o postojanju tamne tvari iznio je tridesetih godina švicarski astronom Fritz Zwicky, a ključan korak u otkrivanju postojanja tamne tvari učinjen je sedamdesetih godina kada je uočena njezina prisutnost u krivuljastim galaktikama. Zvijezde koje čine galaktiku okreću se oko središta galaktike, slično planetima koji se okreću oko Sunca. Gibanja je moguće opisati Keplerovim zakonima. Brzina obilaženja oko centra ovisi o udaljenosti od centra i masi sadržanoj unutar putanje, a rotacijske krivulje galaktika prikazuju odnos brzine obilaženja zvijezda oko središta i udaljenosti od središta. Mjerenjem brzina zvijezde na različitim udaljenostima od središta moguće je izmjeriti masu.
Drugi dokazi o postojanju tamne tvari dobiveni su promatranjem X-zraka koje izlaze iz toplih plinova koji okružuju eliptične galaksije. Sva ta promatranja temeljena su na gravitacijskom učinku, a iz toga se moglo zaključiti o postojanju tamne tvari u svemiru. To je ustanovljeno je 2004. godine promatranjem “Bullet Clustera” (1E0657-558), sudara nakupina galaktika. “Bullet Cluster” može se objasniti samo postojanjem tamne tvari. Eksperimenti koji se vode u laboratorijima Gran Sassa upotrebljavaju razne materijale i prilazi se na različite načine. Jedan od pristupa temelji se na izučavanju vremenske ovisnosti signala tamne tvari. Taj je način promatranja neovisan o ostalim modelima jer ne treba nikakvu pretpostavku o prirodi i interakciji tamne tvari.
Količina neosvijetljene materije četiri je puta veća od svijetle. Nuklearna astrofizika proučava mehanizme proizvodnje energije u zvijezdama, u svim fazama razvitka zvijezda, i objašnjava odakle tolike količine svih izotopa elemenata koju vidimo u prirodi. Ti aspekti usko su povezani s obzirom na to da su nuklearni procesi identificirani kao odgovorni kako za proizvodnju energije zvijezda koja regulira njihovu evoluciju tako istodobno za stvaranje sve težih elemenata. Izučavanja provedena tijekom prošlog stoljeća pokazuju kako je čovjek dijelom svemira koji ga okružuje i kroz zajedničko bogatstvo kemijskih elemenata koji čine njegovo tijelo.
Zaštićeni od radijacije
Trenutačno se vodi više od deset različitih istraživanja i svako ima svoje ime načinjeno od akronima. Primjerice, istraživanje nazvano LUNA ne dolazi od talijanske riječi mjesec, već je akronim od Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics. Ili Borexino dolazi od BORon solar neutrino EXperiment. Ili istraživanje CUORE nije dobilo naziv po srcu, već je to Cryogenic Underground Observatory for Rare Events itd. CUORE je također istraživanje neutrina, a tu je upotrijebljeno i olovo starih Rimljana. Naime, dio olova kojim je načinjena posuda koja štiti ostali dio tog laboratorijskog objekta (988 kristala telurita, odnosno TeO2, podijeljenih u 19 tornjeva itd.) dolazi s potonulog starorimskog broda. Starorimski brod koji je prevozio olovo potonuo je u I. stoljeću prije Krista pokraj Oristana na Sardiniji. Na brodu se nalazilo oko tisuću lingota, poluga olova, a svaka teži oko 33 kilograma. Potonuli brod otkriven je devedesetih godina, dakle bio je pod morem dvije tisuće godina.
Za oko 260 tih lingota odobreno je da budu izliveni i upotrijebljeni u laboratoriju u Gran Sassu. Ostale poluge, na kojima je vidljiv i znak proizvođača, predane su Nacionalnom arheološkom muzeju u Cagliariju, glavnom gradu Sardinije, zajedno s ostacima rimskog broda. Olovo koje se inače dobiva u prirodi sadrži veći postotak radioaktivnog izotopa (210PB) kojem trebaju 22 godine da se smanji napola. Rimljani su odvajali srebro od olova i tako i ne znajući smanjivali u njemu i uran. To olovo, koje je 2000 godina bilo izolirano pod morem i bez mogućnosti da ga se “zagadi” radijacijama koje se uobičajeno nalaze u atmosferi kao stvoreno je za upotrebu u laboratoriju Gran Sasso za izučavanje neutrina. Spoj onoga što je na Zemlji bilo prije 2000 godina s najsuvremenijim istraživanjima daje svemu još veću zanimljivost i za nas obične promatrače zvijezda.
Nastanak i budućnost svijeta
Posjet laboratoriju bio je izvanredno iskustvo. Već sam bio posjetio taj podzemni laboratorij 1986. godine, odnosno odmah nakon što je bio sagrađen, ali još nije bio u funkciji, još nije imao instrumente, strojeve, odnosno bio je samo mjesto gdje se sve to trebalo još razviti. Danas se iz utrobe zemlje, odnosno u planini na 900 metara nadmorske visine, proučava svemir i naš nastanak, a možda i naša budućnost.
Pogledajte video o misterioznim ljudima - tko su zelena djeca, svjedokinja Kennedyjeva ubojstva...:
Veliki novinar Silvije Tomašević otkrio nam "tajnu" o Suncu koja se uči u drugom razredu srednje škole iz nastavnog predmeta pod nazivom Fizika. Mogao je napisati i da će Sunce, poput ostalih zvijezda te veličine, postati crveni div pa bijeli patuljak. Kakva genijalnost! Daj, piši o partizanima i ustašama, to je tvoj rang.