Ženeva - Urychlovač částic, který by měl napodobit podmínky, jaké panovaly ve vesmíru krátce po velkém třesku, začal znovu pracovat. Z Ženevy se přímo od něj právě vrátil Václav Vrba z Fyzikálního ústavu Akademie věd v Praze. Čeští fyzikové - od zasloužilých vědců po studenty - budou do Ženevy jezdit, aby spolupracovali na jednom z nejdůležitějších plánovaných experimentů.
Měli jste možnost se Václava Vrby zeptat, jaké to je pracovat u přístroje, od něhož se čeká, že změní současnou fyziku.
Černá díra nevznikla
Velký hadronový urychlovač (LHC) je největším experimentálním přístrojem na světě. Tvoří jej 27 kilometrů dlouhý podzemní okruh, ležící poblíž Ženevy, pod hranicí Francie a Švýcarska. V něm mohou po dvou různých drahách v opačných směrech kroužit částice (nyní to jsou protony, patřící do fyzikální kategorie hadronů), až naberou téměř rychlost světla. Pak vědci navedou oba svazky přímo proti sobě, takže se srazí. V malém tak navodí stav, jaký byl ve vesmíru krátce po jeho vzniku.
Vědci spustili hadronový urychlovač do pokusného provozu už loni v září. Vzápětí se však zařízení porouchalo. Až minulý pátek začalo zase pracovat a v pondělí vědci mohli zaznamenat první srážku dvou zrychlených protonů.
Nevznikla při tom žádná mikroskopická černá díra, jak soudili někteří fyzikové v minulosti. Černá díra je fyzikální označení pro objekt, jaký známe jen z vesmíru. Má tak silnou gravitaci, že do sebe vtahuje všechnu hmotu v okolí, včetně fotonů, tedy světla. Vědeckého vedení evropské laboratoře CERN, která urychlovač provozuje, však riziko vzniku nebezpečné černé díry v urychlovači vždy odmítalo.
Neviditelný vesmír
Čeští fyzikové, mezi nimiž je i Václav Vrba, jsou v mezinárodním experimentálním týmu, který chce v urychlovači najít teoreticky předpovězenou, ale zatím neprokázanou částici zvanou Higgsův boson. Ta by jim měla více říci o hmotě, z níž je složen vesmír, ve kterém žijeme.
Veškerá viditelná hmota hvězd a těles, které odrážejí světlo, tvoří totiž jen čtyři procenta celkové hmoty a energie vesmíru. Zhruba pětinu vesmíru vytváří "temná" hmota, která nevydává ani neodráží světlo ani jiná elektromagnetická záření. A velkou většinu vesmíru pak dotváří "temná" či "skrytá" energie.
Vědci by moc rádi poznali, co nás to vlastně obklopuje, a zda chybějící hmotu nepředstavuje právě Higgsův boson. Zatím však o temné hmotě a energii moc nevědí. Věří, že díky novému urychlovači to poznají.
Václav Vrba odpovídal na dotazy čtenářů Aktuálně.cz. Jeho odpovědi najdete ZDE:
Odpovězeno: 01. 12. | 12:08Autor: Pepa
Otázka: Dobrý den pane Vrbo, kdy lze očekávat první výsledky výzkumu? Na spuštění čekáme celé roky a projekt se zatím rozjížd velmi pomalu.
Václav Vrba: Dobrý den, děkuji za otázku. První výsledky lze očekávat v příštím roce. Výsledky závažnějšího významu spíše až v roce 2011, kdy se má dosáhnout v urychlovači plánované energie 7 + 7 TeV, na kterou byl přístroj konstruován.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:12Autor: Petr Jurkucz
Otázka: Dobry den, zajimalo by me jakozto laika co by se stalo kdyby cerna dira vznikla. I kdyz jsem se tady prave docetl, ze je toto tvrzeni vyvraceno, ale co kdyby (teoreticky). Jaky by mohl byt prubeh atd. Dekuji....
Václav Vrba: Kdyby černá díra vznikla, tak z definice své jsoucnosti by gravitační silou do sebe vtáhla okolní hmotné objekty. Aby k tomu došlo, bylo by třeba, aby měla příslušnou hustotu, ale také hmotnost a dostatečně dlouhou dobu života. To třetí souvisí s druhým, na LHC nebude splněna zejména druhá podmínka, z toho důvodu nemůže dojít k "obávaným následkům". Že k takové situaci nedochází, je experimentálně ověřeno tím, že takovýto proces nevyvolaly paprsky kosmického záření dopadající na naši Zemi.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:16Autor: NetAndy
Otázka: Může vůbec mikroskopická černá díra vzniknout (podle současně platných fyzikálních teorií) a udržet se? Nerozpadla by se ihned nebo nebyla by neškodná?
Jsou detektory urychlovače nastavené tak, aby objevily jen teoreticky předpovězené částice nebo by měly být schopné odhalit i něco neočekávaného?
Václav Vrba: Na první část otázky je předchozí odpověď. Druhá část: Ano, detektory jsou nastaveny tak, aby mohly detekovat neočekávané, jediné, co unikne jejich "pozornosti", budou neutrina, která prolétají například zeměkoulí s minimální pravděpodobností interakce. Ale i ta jsou pod kontrolou, protože detailně monitorujeme celou bilanci srážky, a neutrina tak naší pozornosti neuniknou.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:20Autor: Zaphod B.
Otázka: Dobrý den, rád bych se zeptal, jak oprávněná je formulka "navodí stav, jaký byl ve vesmíru krátce po jeho vzniku", která se objevuje v mnoha médiích. On někdo už bezpečně ví, jak vesmír vznikl? Děkuji a přeji příjemné bádání.
Václav Vrba: Stav vesmíru po jeho vzniku byl takový, že například nebyly odděleně protony a neutrony, ze kterých je tvořen současný vesmír. Na LHC při srážkách těžkých jader vznikne "homogenní kaše" kvarků a gluonů - kvark-gluonové plazma, to je stav, který předpokládáme by byl asi sto triliontin vteřiny po velkém třesku.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:22Autor: Michal Vašinek
Otázka: Dobrý den, nedávno jsem viděl rozhovor s Brianem Greenem, kde říkal, že se v Cernu bude mimo jiné hledat důkaz teorií strun, tedy, že část energie srážky protonů se uvolní do vyšších dimenzí. Myslíte si, že se vícedimesionální vesmír prokáže a co Vás vede k Vašemu názoru?
Václav Vrba: V zásadě je to možné, ale neurčitost teorie je tak velká, že se neodvážím přepovídat, zda to bude pozorováno na LHC nebo ne.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:25Autor: Ichiro
Otázka: Zajímalo by mě, jestli se při prvním pokusu v urychlovači rozvinula další svinutá prostorová dimenze ?
Václav Vrba: Samozřejmě že ne, protože fakticky ke srážkám zatím došlo při energiích, kterých už bylo dosaženo i dříve, například na Tevatronu ve Fermiho národní laboratoři v USA.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:28Autor: Honza
Otázka: Dobrý den,
zajímalo by mně , jakým způsobem se snímá a vyhodnocuje okamžik srážky těch protijdoucích částicí? Není tento obří urychlovač příliš nákladná investice v době, kdy by se měli spíš hledat například praktické možnosti využití "volné" energie ? Děkuji.
Václav Vrba: Při srážce vznikají sekundární částice, které detekujeme, to je jeden projev, že skutečně došlo ke srážce. Synchronizace urychlovače je nastavena tak, aby se částice setkávaly v dobře definovaném čase v dobře definovaném místě. Výsledky z těchto experimentů mohou hrát důležitou roli v hledání příštích energetických zdrojů.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:32Autor: cza
Otázka: proč se urychlují právě protony? proč se neurychlují elektrony?
Václav Vrba: Předchozím urychlovačem v tomtéž tunelu v laboratoři CERN byl právě urychlovač elektronů a pozitronů. Elektrony a pozitrony je obtížné urychlovat na vysoké energie v kruhovém urychlovači, protože vyzařují synchrotronní záření, od určité energie všechna energie, kterou dodáte, se vyzáří, takže nedochází k dalšímu urychlení elektronů. Protony tímto "neduhem" netrpí.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:33Autor: Libor
Otázka: Myslite si, ze se vsemi vysledky bude seznamen i prosty lid?
Václav Vrba: Ano, o to se velmi snažíme.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:35Autor: Tom Atom
Otázka: Zdravím Vás pane Vrbo. Co by pro lidstvo znamenalo, kdybyste opravdu Higssův boson objevili ? Teď ani tak nemyslím pochopení vzniku vesmíru, ale spíše jestli by nám to umožnilo použití nějaké nové "technologie" ? (Četl jsem něco o antigravitaci apod).
Václav Vrba: Existenci Higgsova bosonu vyžaduje teorie, o níž si myslíme, že odpovídajícím způsobem popisuje náš svět. Objevy Higgsova bosonu by znamenaly, že lépe rozumíme struktuře hmoty. Nemyslím si, že by objev Higgsova bosonu měl bezprostřední vliv na "nové" technologie.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:40Autor: charles
Otázka: Dobrý den, jak jste se dostal k práci s urychlovačem?
Václav Vrba: Už diplomovou práci jsem psal o analýze dat ze srážek antiprotonů s protony. Fyzikální ústav Akademie věd spolupracuje už od šedesátých let s Evropským střediskem pro částicový výzkum (CERN). Začátkem devadesátých let jsem pracoval na urychlovači elektronů a pozitronů (LEP) v CERN.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:41Autor: Libor
Otázka: Myslite si, ze se vsemi vysledky bude seznamen i prosty lid?
Václav Vrba: Už jsem odpovídal.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:44Autor: kakabus
Otázka: Mohou nám tyhle experimenty vyřešit současnou
celosvětovou finanční krizi, nebo nám to bude
platné jak latina pro skladníka Plhu.
Václav Vrba: Finanční určitě ne. Faraday v první polovině 19. století na dotaz, k čemu budou dobré jeho pokusy s elektřinou, odpověděl, že neví, ale že si je jist, že to jeho veličenstvo zdaní.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:48Autor: Radek Vodička
Otázka: Dobrý den. Jsem se chtěl zeptat, když se předpokládá, že takto vznikl vesmír, odkud se předpokládá, že přiletěly ty protony nebo ty energie, co se srazily?
Václav Vrba: Pokud dobře rozumím vaší otázce, nemá se za to, že by vesmír vznikl srážkou protonů. Jak už jsem zmínil v některé z předchozích odpovědí, při srážkách těžkých jader v urychlovači LHC vznikne kvark-gluonové plazma, které odpovídá stavu vesmíru bezprostředně po velkém třesku.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:49Autor: Honza
Otázka: Dobrý den, jen bych chtěl vědcům v CERNu a Vám popřát úspěch při hledání a rozhodně pevné nervy při objasňování fyzikálních procesů a jejich bezpečnosti na urychlovači široké laické a netechnické společnosti. Musím litovat, že o takovýchto pro lidstvo důležitých věcích se moc v televizi nemluví..
Václav Vrba: Děkujeme za přání. Budeme se snažit srozumitelnými slovy veřejnost o našich výsledcích informovat.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:52Autor: Token
Otázka: Dobrý den pane Vrbo,
Prosím Vás, souhlasíte s předpokladem, kdy při dosažení velkých energií částic dojde k tzv. Velkému sjednocení? A myslíte si, že pokusy v tomto urychlovači mohou tento stav navodit? Nebo snad bude možné navodit i stav supersymetrie?
Děkuji předem za odpověď.
Václav Vrba: Úporně, jdeme cestou velkého sjednocení, jak daleko na ní dojdeme, ještě uvidíme. Pokud existují supersymetrické částice, tak bychom je měli na LHC pozorovat.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:52Autor: Michal Špondr
Otázka: Pomůže tento výzkum něčemu v našem "reálném" světě? Lze výsledky tohoto výzkumu v nějakém oboru (s kterým se běžný člověk setká) aplikovat do praxe?
Nechci, aby otázka zněla nějak opovržlivě, jen by mě zajímalo jako běžného smrtelníka, k čemu to vlastně může posloužit. :-)
Václav Vrba: Již jsem to zmínil, podívejte se, co k tomu řekl Faraday.
Odpovězeno: 01. 12. | 12:54Autor: VJ
Otázka: Dobrý den, jaké dopady/využití by mohlo mít potvrzení vašich předpokladů o Higgsově bosonu pro širokou veřejnost?
Václav Vrba: Higgsův boson určitě zaujme odborníky a zvídavé laiky. Bezprostřední dopad na širokou veřejnost nepředpokládám.
Odpovězeno: 01. 12. | 13:00Autor: marek ch.
Otázka: Dobrý den.
jakým zpusobem detekujete srážky protonu v urychlovači?
Václav Vrba: Při srážce protonů vznikají nové částice, které vylétavají z místa srážky a ty detekujeme systémem specializovaných detektorů. Je to něco jako digitální fotoaparát, kterým zobrazíme situaci v momentě srážky. Detektory se nacházejí v magnetickém poli, které zakřivuje dráhy nabitých částic, ze zakřivení určujeme impuls těchto částic. Dále jsou tam kalorimetry, které měří energii nabitých, ale také neutrálních částic. Masa kalorimetru funguje také jako filtr pro miony. Tento detekční systém nám umožné detailně změřit energii a typ částic. Z těchto informací pak zrekonstruujeme celkový obraz srážky.
Odpovězeno: 01. 12. | 13:06Autor: Karlos
Otázka: Dobrý den.
Jakým způsobem se měří a zjišťuje přítomnost nově vytvořeného něčeho, co jsme dodnes nedokázali nijak objevit, pozorovat, ani zaznamenat, nebo změřit?
Václav Vrba: Položil jste velmi závažnou otázku, na ni nejde odpovědět krátce. Při projektování detektorů a vůbec plánování celého experimentu je zásadní otázkou schopnost poskytnout jednoznačné důkazy pro pozorování "nové fyziky". Jedním z takových projevů může být pozorování systému s dříve nepozorovanou hmotností, rozpady v dříve nepozorovaných modech nebo v modech odporujících našim současným představám, modelům atp.
Odpovězeno: 01. 12. | 13:06Autor: Michal Ivanek
Otázka: Dobry den, chtel bych se zeptat, co muze tento 'pokus' prinest nam, obycejnym obcanum? Ceka nas objev nove energie nebo neceho, co bude vyuzitelne v kazdodennim zivote? Dekuji
Václav Vrba: Už jsem odpovídal.
Odpovězeno: 01. 12. | 13:11Autor: Martin Koutný
Otázka: Pokud se vám nepodaří najit Higgsuv boson a potvrdit standartni model, jste přpraven přejít na studium jine teorie, nebo budete čekat až se postaví větši urychlovač?
Václav Vrba: Mnozí teoretici říkají, že když se nenajde Higgův boson, tak to bude ještě mnohem zajímavější.
Děkuji za všechny otázky, víc jich už odpovědět nestačím. I když jsem neodpověděl na všechny vaše dotazy, věřím, že zůstanete našimi příznivci a budete sledovat vývoj událostí ohledně největšího experimentu všech dob.
