Commissioning stories

Większość akceleratorów badawczych ma co roku kilka miesięcy przerwy. Nagle w podziemnych tunelach lub betonowych bunkrach zapada cisza, bo wyłączane są pompy próżniowe i inne hałasujące urządzenia. Ludzie w białych fartuchach z doczepionymi dozymetrami coś tam odkręcają, dokręcają, wstawiają, usuwają, przyłączają kable i testują używając nieodłącznych żółtych multimetrów. A same maszyny są niby uśpione giganty, ważące dziesiątki albo tysiące ton. 

Końcowa część profilu wiązki w dużym
ringu PSI.  Różowy - przed naprawą
septum, niebieski - po naprawie. Widać 
dodatkowe orbity.

A potem następuje proces uruchamiania. Po angielsku mówi się "commissioning" i znaczy coś trochę innego niż proste "uruchomienie". To cały proces wykonywania najróżniejszych testów skomplikowanej maszynerii przed oddaniem jej do użytku czyli, w naszym przypadku, do "produkcji" wiązki. W czasie każdej długiej pauzy (shutdownu, jak się mówi) wykonywana jest cała masa prac, poprawek itp i wcale nie jest łatwo wystartować wszystkie systemy maszyny. Tym razem wiązka "zanika" w dużym cyklotronie. Cyklotron to taki akcelerator w którym wiązka porusza się spiralnie, za każdym obrotem zyskując energię i oddalając się od środka. W naszym cyklotronie wiązka wykonuje 182 ślimakowych obrotów. Okazuje się że gdzieś pod koniec spiralnej trajektorii, w okolicach orbity 179, wiązka znika a monitory promieniowania rejestrują jego podwyższony poziom. To jest rejon w którym znajduję się element zwany septum, który służy do wyciągania wiązki z cyklotronu. W skrócie jest to po prostu seria bardzo wąskich elektrod które pozwalają oddzielić ostatnią orbitę od wcześniejszych i dać protonom poprzecznego kopa który wyrwie je z maszyny i skieruje do eksperymentów. Operatorzy próbują poruszyć septum ale nie zmienia to sytuacji. Może coś jest nie tak z septum? Wieczorem zatrzymujemy maszynę aby "ostygła" i następnego dnia wchodzimy. Zaglądamy do środka przez nieliczne okienka w potężnym płaskim zbiorniku jakim jest cyklotron. Nic nie dostrzegamy. Już wyszliśmy, już zamykamy bunkier i wtedy nadbiega szef grupy która tydzień wcześniej instalowała septum wraz z dwoma technikami. Teraz wchodzą oni do środa. Po pół godzinie wychodzą. Okazuje się że silniki krokowe poruszające septum były źle przyczepione i wcale nie spełniały swojej funkcji. Naprawione, teraz udaje się ekstrahować wiązkę w kierunku tarcz eksperymentalnych.

Następnego dnia dostaję informację że jeden z monitorów profilu wiązki nie działa. To moja odpowiedzialność. Biorę moich dwu wyśmienitych techników, najpierw sprawdzamy elektronikę, ale ta jest w porządku. Trzeba iść do "bunkra". Niestety monitor jest w dość nieprzyjemnym miejscu, w pobliżu jednej z tarcz eksperymentalnych. Jest tam spora aktywacja. Umawiamy się z ekspertem od ochrony radiologicznej. Będzie nam towarzyszył cały czas, uważając abyśmy nie dostali zbyt dużej dawki promieniowania.

Następnego dnia rano wchodzimy. Aktywne dozymetry zaczynają nerwowo pikać. Okazuje się że naprawa wcale nie jest prosta. Musimy wymienić potencjometr. Wychodzimy, szukamy odpowiedniej części zamiennej. Wracamy. Trzeba odkręcić parę śrubek, wymienić przewody elektryczne. W laboratorium byłoby to proste jak bułka z masłem, ale tutaj jest ciasno, gorąco, niewygodnie a dozymetry pikają jak szalone. Pracujemy na zmianę, aby dostać po mniej więcej tyle samo mikrosiwertów. No i dostajemy po mniej więcej 100 na osobę. Nie, to nie jest dużo, tyle co jeden rentgen płuc albo lot do Nowego Jorku. Ale to i tak najwięcej od jakichś dwu lat, kiedy to musieliśmy pracować z pewnym kolimatorem.

Wychodzimy. Robota zrobiona. Jeden z techników odpala jakąś hinduską, bolywodzką muzykę z youtuba. Śmiejemy się, tańczymy przez chwilę w tych specjalnych, białych wdziankach zakrywających całe ciało. Z promieniowaniem trzeba uważać, ale kontaminacja to jest dopiero nieprzyjemność. 

Tego dnia, wieczorem, akcelerator osiąga prawie połowę nominalnej intensywności wiązki. To niezły wynik. Mamy jeszcze dwa tygodnie commissioningu. Jest jeszcze masa rzeczy do poprawienia, ale głównie software. Chyba że znowu się okaże że coś nie działa.

Kryzys po szwajcarsku

Mamy kryzys. Budżet mojej organizacji został ucięty o niemal 10% z roku na rok. Miałem negocjować podwyżkę, jechać na konferencję na którą mnie zaproszono... teraz wszystko staje pod znakiem zapytania. Szwajcaria jest w kryzysie, cały Zachodni świat jest w kryzysie. Ba, nawet Chińscy koledzy mają mniej pieniędzy na badania. Chyba że są to badania wojskowe... tak podejrzewam.

W Szwajcarii sytuację komplikują osobliwości tutejszej administracji no i ceny wynajmu mieszkań. Najbardziej boli opieszałość urzędu skarbowego. Zwrot nadpłaconego podatku dostaje się tutaj po przeszło roku (mój zwrot za 2022 ma przyjść pod koniec maja 2024 a więc po 17-tu miesiącach!).  Wpłacana pieniądze najpierw leżą rok na koncie gminy. Po mniej więcej tym czasie gmina dokonuje rozliczenia, zabiera swoją część a resztę wysyła do kantonu. Kanton zabiera swoją część a resztę wysyła do federacji. Berno zabiera swoją część i przysyła zwrot. Ciekawe ile tego będzie. Plany wakacyjne dzieci zależą od tej sumy.

Mimo wszystko dużo ludzi jest tutaj bogatych no i kwitną biznesy optymalizacji podatków (a system podatkowy mają bardzo skomplikowany), zbierania na emeryturę, czy doradztwa inwestycyjnego. Dużo w temacie jest na stronie o wiele mówiącej nazwie thepoorswiss.com. Ale wcale nie wszyscy jeżdżą beemkami, porsche czy mercedesami. Tu, gdzie mieszkam, dominują tanie, choć dobrze utrzymane ople czy peugeoty w średnim wieku. Niektórzy ze znajomych szwajcarów aktywnie optymalizują koszty życia, bo dla nich też jest drogo. Przeprowadzają się co kilka lat do tańszych mieszkań.

Unanimity by DALL-E.

Dlaczego mamy kryzys? Trudno nie zauważyć że to są dwa główne powody: inwazja wojsk Adolfa Putina na Ukrainę oraz rosnące napięcie między Ameryką a Dalekim Wschodem. Powstały miliony artykułów o tym dlaczego relatywnie "oswojona" Rosja zamieniła się w twór przypominający nazistowskie Niemcy z większością społeczeństwa popierającą wojnę z Zachodem. A przecież jeszcze ze 20 lat temu wydawało się że tego konfliktu już nie ma, że Rosja jest niemal częścią Zachodniej cywilizacji! A teraz wojna czy wojny powodują kryzys. I to dość dosłownie, bo wojny dzieją się jak najbardziej w cyberprzestrzeni. Ten zastępujący część rzeczywistości twór, wymyślony przez Zachód, jest wykorzystywany przez Rosję w bardzo wymyślny sposób aby popsuć Zachodnią jednomyślność w sprawach najbardziej zasadniczych, w których taka jednomyślność powinna obowiązywać, niezależnie od wiary czy poglądów politycznych (zresztą na demokratycznym Zachodzie jednomyślność tradycyjnie traktowana jest dość podejrzliwie).

Nie jest o to łatwo z wielu powodów. Ostatnio na przykład pewien dysonans poznawczy sprawiają auta na ukraińskich numerach. Uchodźcy, ze względu na wojnę, mają prawo do bezterminowego - jak na razie - jeżdżenia na nie-szwajcarskich blachach. Zwykle są to auta całkiem dobre, ale od czasu do czasu spotyka się prawdziwe perełki. Kilka tygodni temu na górskiej przełęczy widziałem bentleya, wczoraj wielkie porsche, na grillu kolega opowiadał o ferrari. Oczywiście pojawia się dysonans poznawczy: w kraju trwa wojna, Zachód wspomaga Ukrainę dużymi pieniędzmi a tymczasem grono nadzianych uchodźców prowadzi wygodne życie w luksusowym, bezpiecznym górskim kraju. Hm.

 

Czasoprzestrzeń robaczków

Maluję na mury nadmorskiego, letniego domku, 300 metrów od śródziemnomorskiej plaży. To taki relaksujący sposób spędzania stosunkowo nielicznych dni urlopu. Ale dość sarkazmu. Mury mają przeszło 50 lat a nadmorski klimat nie jest dla nich łaskawy. Pięćdziesiąt wilgotnych zim - a byłem tu kiedyś w grudniu i wszechobecna wilgoć ściekała ze ścian - i pięćdziesiąt prażących sierpni, kiedy nawet muchy nieruchomo przeczekują południowe godziny - to zrobiło swoje. Tynk jest pełen szczelin z których od czasu do czasu w popłochu wymykają się malutkie czerwone robaczki, poirytowane białą interwencją w ich spokojne życie. Te mury nie były malowane od kilku lat, podczas gdy tutejsza moda nakazuje wybielać je co dwa, maksimum trzy lata. 

Te robaczki to prawdopodobnie jacyś kuzyni polskiej aksamitki (lądzień czerwonaka, co za piękna nazwa). Z powodu swojej maleńkości i (prawdopodobnie) sił van der Waalsa ich świat jest w przybliżeniu dwuwymiarowy - znaczy płaski - a grawitacja ma niewielkie znaczenie. Czyli są rodzajem płaszczaków, tak ulubionych przez popularyzatorów nauki wyjaśniających koncepcje zakrzywionej przestrzeni.

Ale mnie zastanawia coś innego. Dwuwymiarowość jest warunkiem koniecznym do zaistnienia operacji mnożenia. W jednym wymiarze możemy tylko dodawać, ale mnożenie to obliczanie powierzchni a do tego trzeba co najmniej dwu wymiarów. Ciekawe czy aksamitki umieją mnożyć? Zapewne zdają sobie sprawę z tego co oznacza mniejsza lub większa powierzchnia ich świata więc, choć prawdopodobnie nie znają twierdzenia Pitagorasa, to jakąś intuicję mnożenia (powierzchni) posiadają, bo jest to im potrzebne do życia. 

Przestrzeń jest czymś bardzo oczywistym. Ponoć Platon jeszcze mieszał pojęcie obiektów i przestrzeni którą zajmują ale Arystoteles już je odróżniał (patrz wikipedia: https://pl.wikipedia.org/wiki/Przestrze%C5%84_(filozofia)). Czyli pojęcie przestrzeni  jest o wiele bardziej pierwotne niż na przykład pojęcie energii, które ukształtowało się dopiero  gdzieś pod koniec XVII wieku (choć pewnie istniało w umysłach ludzi jako energia ciała, która odnawia się po nocy i wyczerpuje w ciągu dnia). 

Newton najpełniej wyraził i opisał koncepcję absolutnej przestrzeni i absolutnego czasu. Taka absolutność najbardziej odpowiada naszemu codziennemu doświadczeniu. Istnienie takiej przestrzeni i czasu jest czymś innym niż istnienie wszystkiego innego, bowiem istniały one jeszcze zanim Bóg stworzył wszystkie rzeczy.  Jest to istnienie bardziej pierwotne ale też istnienie niższego rzędu.

A potem przyszedł przełom wieków XIX i XX i teoria względności, w której przestrzeń i czas tworzą czasoprzestrzeń (Minkowskiego) - nowy byt absolutny, mający bardzo inne właściwości niż Newtonowski czas i przestrzeń. Szczerze mówiąc wciąż nie pojmuję czasoprzestrzeni. Używam wzorów relatywistycznych niemal na codzień, ale czuję ze czasoprzestrzeń kryje w sobie zagadkę której nie umiem rozwikłać. Na pewno prymitywne wyobrażenie czasoprzestrzeni jako zwykłej 3-wymiarowej przestrzeni wzbogaconej o dodatkowy wymiar jest bzdurą. Czas, jeśli w ogóle jest wymiarem, to jest wymiarem urojonym. Dzięki temu odległości w czasoprzestrzeni mogą być urojone. Na przykład minęło 15 minut od kiedy malowałem tamten fragment ściany, odległy teraz o pół metra. Odległość między tymi dwoma zdarzeniami wynosi 15 minut świetlnych czyli i*2.7*10^8 [km], gdzie "i" to tak zwana jednota urojona czyli pierwiastek z minus 1. Oczywiście nie było żadnego rzeczywistego ruchu, żadnych milionów kilometrów, tylko machanie pędzlem i rozprostowywanie bolących pleców.  

Fakt że czas jest "wymiarem urojonym" wydaje się sugerować że myślenie o czasie jako o niezależnym wymiarze po prostu nie ma sensu. Dopiero dodanie wymiaru, podniesienie "i" do kwadratu, daje liczbę rzeczywistą.  Czas "relatywistyczny" nie ma sensu bez przestrzeni. 

No i jeszcze jest ta nieszczęsna prędkość światła, która z jednej strony wydaje się limitem czysto kinematycznym,  a przecież zależna jest od elektromagnetycznych właściwości samej przestrzeni... Te wszystkie nasze podziały na kinematykę, dynamikę, przestrzeń i czas i tak dalej są na prawdę tylko nieudolnymi próbami dostosowania naszego "klasycznego" myślenia do rzeczywistości która jest poza zasięgiem naszych zmysłów. Kurcze, 100 lat i kilka pokoleń po wielkiej rewolucji naukowej nadal nie stać nas na nic lepszego...

Słońce powoli chyli się ku zachodowi i jak zwykle mój umysł nie może przyjąć do wiadomości że zachód nie jest w kierunku morza a w kierunku lądu. Ot jeszcze jeden pokaz tego, że choć homo sapiens zdobył (i w dużej mierze idiotycznie zniszczył) całą planetę, to tak łatwo daje się nabrać.  

Utrata

Każdy rodzic zna (lub dopiero pozna) to uczucie, kiedy dziecko dorasta, zmienia się w sposób niespodziewany, nie "swojski" i oddala się mentalnie. Ten absolutnie naturalny i konieczny proces dorastania daje nam, rodzicom, poczucie utraty czegoś najbardziej osobistego, tej osoby która była przez tyle lat niemalże częścią nas samych a teraz staje się kimś odrębnym. Kimś należącym do świata, nie do nas.

Podobnego uczucia doświadczyłem ostatnio w zupełnie innej sytuacji - wydając książkę. Książeczka jest dość osobista, zawiera dwa opowiadania i kilka tekstów które może najtrafniej nazwać epifaniami, opisami ulotnych wrażeń, bez fabuły. Teksty "pisały się same" przez kilkanaście ostatnich lat, aż wreszcie zdecydowałem je upublicznić. I od tego momentu te teksty stawały się coraz mniej "moje", coraz mniej prywatne. Najpierw eksperckie korekty, genialny projekt okładki... aż po umieszczenie pewnej bardzo małej liczby egzemplarzy w księgarniach - poczucie utraty czegoś osobistego towarzyszyło mi niemal cały czas.

Egzemplarze autorskie trafiły do mnie w ten weekend. To bardzo szczególne uczucie. Właściwie pierwsza publikacja która nie jest tekstem technicznym, adresowanym do wąskiej grupy ekspertów. Aż otworzyliśmy butelkę Chatoneuf-du-Pape (która wcale nie była aż tak dobra...).

 

Ulesić się

Skończyłem czytać "S'enforester" - książkę a jednocześnie album fotograficzny, która jest rozważaniem o lesie pierwotnym, o puszczy. Autorzy, Andrea Mantovani - fotografka i Baptiste Morizot - pisarz i filozof, spędzili wiele czasu w Białowieży, gdzie poznali między innymi Adama Wajraka. Ciekawie czytać jak francuzi widzą 'naszą' puszczę. Tekst jest ciut przydługi i pełen powtórzeń, i poprzez swoją ogólność wydaje się być pewnym dysonansie do zdjęć ale jednocześnie pokazuje wiele ciekawych aspektów puszczy, która kiedyś pokrywała nieskończone kilometry między Uralem a Atlantykiem.

Ciekawe jest na przykład spostrzeżenie że puszcza składa się głównie ze starych drzew. Ma zupełnie inną strukturę niż populacje zwierzęce (w szczególności ludzka). Skoro drzewa żyją po kilkaset lat, ich demografia wymaga niewielkiego tylko "przyrostu naturalnego". 

Są też interesujące, spostrzeżenia dotyczące naszej cywilizacji. Na przykład rozważanie na temat jej bycia 'disruptive' (trudno znaleźć polskie słowo). Morizot dostrzega niezwykłe przyśpieszenie w rozwoju nowych technologii i kultury które prowadzi do oddzielenia się, oderwania od ekosystemu biologicznego w którym cywilizacja ma swoje źródło.

Angielska recenzja książkoalbumu:

https://www.blind-magazine.com/news/bialowieza-awe-inspiring-and-hostile-nature/

Kwantowe drobinki materii.

Wieczorna, niespodziewanie, filozoficzna rozmowa z Christianem o tym jak podstawowe teorie - mechanika kwantowa i szczególna teoria względności, wynikają z absolutnie podstawowych założeń: niepunktowości elementarnych cząstek i z faktu, że świat nie może być różny dla dwu eksperymentatorów którzy przemieszczają się względem siebie. Prawie całą mechanikę kwantową da się zasadniczo wywieść założenia że cząstki elementarne, jak elektron, nie są punktowe. Cokolwiek, co nie jest punktem, można opisać przy pomocy nakładania się pewnej (czasem nieskończonej) liczby fal. A skoro tak, to każda cząstka musi posiadać właściwości falowe czyli na przykład interferować z innymi cząstkami. Zasada Heisenberga czy równanie Schrödingera nie są żadnymi magicznymi wzorami, tylko dość prostymi konsekwencjami tego, że cząstki nie są punktowe. I może to jest najważniejsza ze wszystkich obserwacji - niepunktowość cząstek elementarnych? Na prawdę Nobel należał się tylko Luisowi de Broglie?!

Oczywiście przesadzam. Fizycy, a może zwłaszcza matematycy z XIX wieku - jak i wcześniej, Joseph Fourier (też Francuz!), którego praca użyta była w poprzednim akapicie - żył na przełomie XVIII i XIX wieku - zrobili świetną robotę. Bez komputerów, bez archiwów z milionem artykułów, akceleratorów za biliony euro odkryli te absolutnie podstawowe prawa i szczerze mówiąc fizycy i filozofowie wciąż poświęcają niezliczone godziny rozważając ich interpretacje i znajdując nowe ich zastosowania praktyczne. W pewnym sensie tych przeszło-100-letnich praw wciąż nie ogarniamy. Wciąż nie rozumiemy czym są elementarne drobinki i jaka jest struktura czasu, przestrzeni, dlaczego istnieją dwa komplementarne interpretacje opisu świata przy pomocy cząstek i przy pomocy fal. Bo to jest ciekawe: równania są jedne ale rozumieć je można na dwa sposoby. To tak w dużym uproszczeniu.

Znowu koan, znowu wiedza która wydaje się mieć związek z medytacyjnymi właściwościami umysłu, który dopiero stłamszony przez paradoks, pracujący na najwyższych obrotach, zaczyna rozumieć.

A nasza dyskusja zaczęła się po wysłuchaniu prezentacji na temat następnego, gigantyczne projektu akceleratorowego zwanego Future Circular Collider, który miałby być inżynieryjnym i technologicznym cudem. I mam mieszane uczucia, bo naprawdę niesamowita fizyka wydaje się być bardziej historyczna niż futurologiczna. Najciekawsze problemy zostały już sformułowane i nie trzeba eksperymentów, ale wysiłków żeby je zrozumieć, żeby jak najwięcej ludzi o nich myślało i w ten sposób wzbogacało siebie i całą cywilizację przy okazji.

Poranek w Bernie

Dziewięćset lat tradycji dbania o szczegóły, pieniądze na wyśmienitych architektów, mieszanie nowoczesności i tradycji, no i skromnie maskowana koncentracja pieniądza i władzy. Bern, nieformalna stolica Szwajcarii.

Mam szczęście, jest wreszcie prawdziwie wiosenny, słoneczny dzień kiedy muszę w sprawach administracyjnych wybrać się do tego pięknego miasta. Przyjechałem wcześniejszym pociągiem więc mam czas, czas na podziwianie. Ale poranni Berneńczycy, jak zresztą inni szwajcarzy, drałują do swoich zajęć, zapatrzeni w swoje telefony komórkowe. Mimo że nie mieszkam w tym pięknym mieście, to mam nad nimi, w tej właśnie chwili, ogromny awantaż, bo ja w pełni widzę, chłonę piękno dookoła mnie. Oni, przyzwyczajeni do piękna, nie czerpią już z niego przyjemności.

No trochę przesadzam. Mijam kogoś kto z mostu robi zdjęcia ptakom ogromnym teleobiektywem. Potem mijam pośpiewującego, jowialnego faceta. Ten się nie śpieszy, choć garnitur wskazuje że idzie do pracy. Prawie się do niego uśmiecham. 

Jest feeria świateł, oślepień, odbić. Idę wolno, wolniutko, chwytam wszystkie widoki, robię zdjęcia. Mijam jakąś babcię, pchającą wózek z małym dzieckiem. Ona też się nie śpieszy, ogląda się dookoła, docenia rzeczywistość. Nasze spojrzenia się spotykają a w jej oczach widzę pełne zrozumienie. Wymieniamy "Guten morgen". Wloczykije i emeryci na prawde umieja cieszyc sie swiatem.

Szwajcaria to kraj który dawno już przeszedł fazę budowy, kiedy ludzkie konstrukcje - domy, młyny, drogi - dopiero pojawiają się w naturalnym krajobrazie. Potem nastąpiły przebudowy, nadbudowy, upiększanie i dodawanie ficzerów. Ta faza sublimowania miasta czy nawet całego kraju (no może nie całego, na przykład wiele miejsc w kantonie Aargau ewidentnie odstaje od reszty kraju) będzie trwała w dającą się przewidzieć nieskończoność. Ale, w głębokim sensie, ten kraj już jest zbudowany, jest gotowy, rozwinięty. Niewiele więcej można tu zrobić.