Všechno živé i neživé, svět i vesmír se děje pohybem částic

RAKOVNÍK. Rozumět, pochopit a zabývat se částicovou fyzikou na nejvyšší úrovni je dáno jen nepatrné části lidstva. Ti úplně nejlepší považují za čest zúčastnit se na výzkumech v nejrozsáhlejším centru částicové fyziky na světě ve švýcarském CERN. Jeho laboratoře hledají odpovědi na nejzákladnější otázky o vzniku a podstatě vesmíru, a tedy i nás a naší Země.

Podívat se na tak výjimečné místo nejen jako návštěvník je pro většinu nesplnitelným snem. Ale možné to je. Povedlo se to například studentu druhého ročníku Gymnázia Z. Wintera Radku Jiráskovi. Během následujícího rozhovoru projevil s redaktorkou Raportu neobyčejnou trpělivost. Ochotně a co nejsrozumitelněji se pokusil vysvětlit, jak se vlastně věci mají.

Jak jsi se dokázal do CERN dostat?

Vždycky mě fyzika bavila. Odmala mě také zajímal vesmír, což rodiče plně podporovali. Místo dětských knížek mi četli encyklopedie. S dědou jsme zase s oblibou sledovali různé laické filmy o vesmíru a donekonečna je spolu probírali.CERN teprve podruhé vyhlásil program HSSIP (High-School Students Intership) pro studenty středních škol z celého světa. Letos se mezi šest vylosovaných zemí dostala i Česká republika. Dvě stě čtyřicet středoškoláků podalo přihlášku s doporučením školy a vyplněným testem a z nich bylo vybráno dvacet čtyři. Já byl jedním z nich.

Co to s tebou udělalo?

Byl jsem strašně překvapený a šťastný, že mám možnost se podívat, jak se dělá věda na nejvyšší světové úrovni. Dvoutýdenní placená stáž přímo v srdci CERN, prostě neuvěřitelné.

Dívali jste se jen vědcům přes rameno?

Vůbec ne. Rozdělili nás do dvojic a každá dostala za úkol zpracovat jinou část nějakého projektu. Jako vedoucího jsme měli tamního českého pracovníka. Celých čtrnáct dnů jsme normálně docházeli v CERN jako do práce. Zkusil jsem si vědecky pracovat, jenom na mnohem nižší úrovni. Na závěr jsme obhajovali svou práci v angličtině. Spali jsme tak čtyři hodiny denně, do noci jsme programovali, ale strašně nás to bavilo. Naše dvojice se zabývala znovuobjevováním elektroslabých bozonů.

Aha, a copak to je?

V přírodě známe čtyři interakce (síly). Gravitaci, elektromagnetismus, síly silnou (jaderné štěpení využívané v jaderných elektrárnách) a slabou (rozpady částic). A v CERN se zkoumá svět nejelementárnějších částic. Ty, které zprostředkují interakce (kromě gravitace), to jsou právě bozony.

Co jste s nimi dělali?

Naším úkolem bylo vytvoření software, který částečně filtroval a zpracovával data z detektoru na urychlovači. Naše dvojice detekovala bozon Z a W, což jsou částice odpovědné za rozpady. Výstupem byly grafy výsledků.

Zahrnou se vaše výsledky do výzkumu?

Od naší dvojice asi ne, od ostatních nevím. Pro nás to byla úžasná zkušenost a motivace, a to je účelem takových stáží. Byli jsme bez dechu už jen nad tím, že pracujeme v samém srdci CERN s věhlasnými vědci na jedné chodbě, čerpáme ze stejných zdrojů. Všude kabely, spousta přístrojů, poznatky jsme měli z první ruky, ne jenom přečtené v časopise.

Jde popsat jednoduše urychlovač částic?

V CERN je ten největší na světě, nazývá se LHC. Je to kruhový tunel zhruba 100 m pod zemí, měří 27 km. Vpuštěné částice se urychlují téměř na rychlost světla, probíhají 10tisíckrát za vteřinu. To je nepředstavitelné. Urychlují se protony, protože jsou kladně nabité a je možné směrovat je magnety zchlazenými na -270°C. Musí být supravodivé, tedy ztratit elektrický odpor. Na zchlazení se používá hélium. Celý tunel se po 7 metrech naplní 10 cm dlouhými shluky protonů. V celém svazku je 100 miliard částic. Jeho šířka se dá představit jako lidský vlas. Uvnitř LHC jsou dipólové a kvadrupólové magnety, které protony stlačují k sobě a ohýbají svazek do kruhové trajektorie. Urychlení se děje jen v jednom místě tunelu, to stačí.

Těžko si to představit...

Částice se srážejí s protiběžícími. Mají obrovskou energii, takže se od sebe neodrazí, ale zjednodušeně zaniknou. Jejich energie se může přetransformovat do jiné hmoty, třeba do jiných částic. Například se srazí dva protony a z nich do detektoru odlítne hromada elektronů, fotonů, mionů a dalších, které v běžném životě nepozorujeme. A právě podle těchto rozpadových dodatečných částic poznáváme, jak svět funguje. Všechno a všichni jsme z částic.

Jak vypadá takový detektor?

Můžeme si ho představit jako cibuli, jejíž jednotlivé vrstvy jsou citlivé každá na něco jiného, a to zachycují. Podle toho poznáme, co to bylo za částici, jakou měla energii, náboj a další vlastnosti. Detektory jsou veliké jako panelák a jsou ukryty v podzemí. Jednak kvůli radiaci a také kvůli odstínění před kosmickým zářením. Jsou to nesmírně drahá zařízení.

Lze ještě objevit úplně novou částici?

Rozhodně ano. Zrovna nedávno byla jedna objevena. Její existenci před lety předpověděl světově proslulý fyzik Peter Higgs a dostal pak za to Nobelovu cenu. Tahle částice souvisí s podstatou hmotnosti látky. Má velmi krátký poločas rozpadu, takže my detekujeme až částice, které jejím rozpadem vznikly. Protože vycházely z jednoho místa, bylo zřejmé, že mají jeden zdroj, a to byla předpovězená částice.

Co tě v CERN zaujalo ze všeho nejvíc?

Asi nejnadšenější jsem byl z továrny na antihmotu. Science fiction je tu najednou skutečností. V CERN jako jediní na světě antihmotu dokáží „vyrobit“. Sice zatím jen ve velmi malém množství, ale jde to! Dělají se s ní pokusy, třeba jak se chová v gravitačním poli. Na tomhle výzkumu se podílejí taky Češi.

Prosím, antihmota?

V CERN není jen velký urychlovač, ale i velký zpomalovač částic, kde se vzniklá hmota a antihmota zpomaluje. Například antičástice k elektronu je antielektron (pozitron). Nemá záporný náboj, ale kladný. Má stejnou hmotnost a chová se podobně. Pozitrony se dnes dají využít v lékařství, např. PET (pozitronová emisní tomografie).

Budoucnost fyziky je…

Nekonečná. Není tak dávno, co byl jako základní částice objeven atom. Teď už víme o protonech a neutronech, i ty jsou ale složeny z tzv. kvarků. Kdoví, na co se přijde v budoucnu. Fyzici v CERN se nesnaží obhájit svoje teorie za každou cenu, ale spíš je chtějí vyvrátit a nahradit přesnějšími či jinými. Právě objevování stále nových poznatků posunuje výzkum a lidstvo kupředu.

Jak si máme CERN představit?

Jako celé město na povrchu i pod ním. Nahoře je střežený komplex budov, kde se provádějí výzkumy. Pod zemí jsou experimentální prostory. Vstup do areálu je na čip, ani na ten se nejde dostat úplně všude. Areálem se dá pohybovat na kole, ovšem i na ně je třeba udělat test, jestli má člověk ponětí o bezpečnosti a tak. Závratný je pocit, že na chodbách potkáváte ty nejúžasnější mozky na světě a jakoby nic se spolu zdravíte. Z toho se stále nemůžu vzpamatovat.

Kolik tam pracuje zaměstnanců?

Uvádí se patnáct tisíc, ale jen 3 % jsou fyzici. Ostatní pracují jako programátoři, informatici, inženýři obsluhující detektory a další. Všichni mají povědomí o fyzice, ale jen málokdo se jí naplno věnuje. Ale kdo tam pracuje, včetně pomocných profesí, musí být absolutní špička ve svém oboru. Ať je třeba instalatér nebo elektrikář.

Čím chceš být ty?

Zatím nemám úplně jasno, kterým směrem se dám, ale určitě to bude něco s fyzikou. Říkali nám, že máme jít za tím, co nás baví. Jedině tak v tom můžeme být opravdu dobří. Pak je totiž člověk ochotný obětovat i svůj volný čas.

Lída Faflíková

Že by nový objevitel?

Jméno nenápadného gymnazisty Radka Jiráska je asi dobré si zapamatovat. Opravdová vášeň pro vědu a výzkum, hluboké znalosti a touha něco dokázat ho předurčují k zářné budoucnosti. V CERN se zúčastnil i přednášky zakladatele internetu Vinta Cerfa, přezdívaného Otec internetu. Vymyslel ho totiž právě tady. A Radek denně chodil do své kanceláře kolem cedule „Zde byl zrozen internet“. Kdoví, jakého objevu se svět dočká od něho. Rozhodně má správně nakročeno.

« Zpět

Katalog služeb

Zobrazit celý katalog