* Jedna Němka žijící ve Švýcarsku podala stížnost k Spolkovému ústavnímu soudu a žádala zastavení pokusu v CERN. Stížnost byla zamítnuta jako neopodstatněná, ale v právním tisku vzbudila zájem: jak má vlastně soud rozhodovat o bezprecedentním experimentu, jehož podstatě skutečně rozumí zlomek vědců – a nikdo ze soudců? Jak má vědět, jestli je to bezpečné?
Václav Vrba: Veřejnost hodně mluví o tom, že by při pokusu mohly vznikat černé díry…
* ... protože to je pojem, který si ještě umí ze školy představit.
Václav Vrba: To právě nevím jak. Rád bych si od nich nechal vysvětlit, jak si to přesně představují.
Jan Palouš: To by totiž byl jiný typ černých děr, než jaké známe v astrofyzice. Ve vesmíru jsou jednak málo hmotné černé díry, jejichž hmotnosti jsou srovnatelné s hmotnostmi hvězd. A jednak velmi hmotné – ta nejbližší je směrem k souhvězdí Střelce, ve středu Mléčné dráhy, a má hmotnost jako několik milionů Sluncí. To jsou hmotnosti o mnoho desítek řádů vyšší než u hypotetických miniaturních černých děr, které by snad tady měly vznikat. Proto se mi zdají obavy liché.
Václav Vrba: Nejjednodušší odpověď na tyto obavy zní, že z kosmu na nás létají částice s takovou energií, že kdyby ke vzniku černé minidíry mohlo takto dojít, už by se to bylo dávno stalo. A dnes by nebylo o čem diskutovat…
Jan Palouš: Ano, v CERN se jedná o energii 1012 elektronvoltů. Avšak observatoř Pierra Augera v Argentině naměřila u dopadajících kosmických paprsků energie 1019 elektronvoltů, tedy energii desetimilionkrát silnější.
Zbyněk Petráček: Utkvělo mi v hlavě jednoduché srovnání z National Geographic. Energie nejmohutnější jaderné bomby, která je na planetě k dispozici, je řádově tisíckrát slabší než energie zemětřesení, jež vyvolalo známé tsunami v jihovýchodní Asii v roce 2004. A je milionkrát slabší oproti dopadu asteroidu, který přivodil vyhynutí dinosaurů. Je tu i argument selského rozumu. Naše civilizace je technologicky vzato v podstatě primitivní. Jsme teprve sto let po objevu rádiových vln. Kdyby civilizace byla tak brzy schopna dospět ke kroku, který ohrozí vesmír, už by vesmír dávno zanikl, protože nějaký kiks by dávno udělali někde jinde.
Jan Mlynář: Musím říci, že CERN tyto věci vysvětluje velmi dobře, má profesionální public relations, na jaké ve vědě ještě nejsme zvyklí. Předloni se v urychlovači stala technická nehoda, vyvalilo se několik tun helia. Což je asi to nejhorší, co se vědcům může stát: že se jim poničí zařízení a bude třeba sehnat další peníze na opravy. Moje spolužačka, která pracuje v CERN, si mi stěžovala, že se o nehodě dozvěděla dřív z médií. Tiskové oddělení CERN nehodu hned zveřejnilo, zřejmě proto, aby zaměstnanci neřekli médiím něco špatně. I nynější zpráva o první úspěšné srážce částic nemusí být z vědeckého hlediska tak zajímavá. Ale CERN se snaží urychlovač částic „prodat“ veřejnosti, protože to byla obrovská investice. Jak byste o tom přesvědčili voliče?
* Proč musí být urychlovač LHC (Velký srážeč hadronů) tak velký a drahý? Polyká tolik proudu, že se při spouštění musí dávat pozor, aby nezkolabovala rozvodná síť v Ženevě.
Václav Vrba: V tom tunelu býval předtím srážeč elektronů a pozitronů (LEP), rozměry byly tedy předem dané. Na dosažení velkých energií potřebujete dostatečně velké zařízení. Procesy, jaké tam pozorujeme, samozřejmě ve vesmíru dávno probíhají. Ale nemáme možnost běhat s mamutím detektorem a nastavovat ho kosmickým paprskům. Urychlovače stavíme proto, že potřebujeme experiment provést pod kontrolou, v určeném místě a čase. Potřebujeme na srážku nasměrovat všechny naše oči, nějakých sto milionů kanálů, čtecí elektroniky…
* Vědci sice občas říkají, co všechno může z jejich práce „bokem“ vzniknout, ale tohle je čistý základní výzkum – pro poznání, jak je to s hmotou a vesmírem.
Jan Mlynář: Ano, přesně tak. My, kteří zkoumáme fúze, svým způsobem trochu závidíme badatelům v urychlovačích, protože otvírají nové obzory. My se snažíme osídlit to, co už bylo objeveno. CERN je ostatně financován „zdola“, univerzitami, zatímco u nás je spíš zájem shora, politický.
Jan Palouš: Zrovna včera večer jsem se snažil přátelům osvětlit, co se v CERN děje, protože se na to všichni ptají. Je to krásný příklad, jak Evropa sjednotila poměrně velké peníze na výzkum, který se hodí třeba ke zkoumání podstaty temné hmoty ve vesmíru. Ovšem jaké praktické důsledky to bude mít, zatím nevíme.
Zbyněk Petráček: Otázka je, jak byste s pomocí takovéto argumentace přesvědčil běžného voliče, že je třeba založit tak náročný a nákladný projekt, jemuž rozumí řádově deset tisíc lidí na světě. Kdybychom to vzali historicky, můžeme si představit před čtyřmi sty lety inkviziční proces s Galileem Galileim. Jeho problém byl v tom, že Galileo odmítal uznat svou myšlenku za pouhou hypotézu. Nebyl schopen doložit heliocentrický model, důkaz byl podán až 200 let po jeho smrti. Dnes je od hypotézy k akci mnohem kratší doba: stačí se podívat, co se v posledních deseti letech stalo s hypotézou globálního oteplování způsobovaného člověkem – v podstatě bez problémů byla uznána jako fakt a už se kvůli ní vynakládají ohromné peníze. Nevidíme i tady příklad hypotéz, na něž se utrácejí ohromné peníze?
Jan Palouš: Při kardinálském konkláve ohledně Galileových objevů z let 1609 a 1610 měli kardinálové své poradce. Ti však vůbec nekontrolovali, co Galileo v dalekohledu viděl, posuzovali jeho tvrzení čistě z teologického hlediska a odmítli ho proto, že nezapadalo do středověké aristotelovské představy o světě.
Jan Mlynář: Pokrok je vždy tažen instinktivní touhou po poznání a mívá svou opozici, která se – metaforicky řečeno – nechce podívat do dalekohledu. Zároveň byly takové výpravy do neznáma odedávna na pokraji možností finančních nebo technických. Kdyby tomu tak nebylo, měli bychom je za sebou už dávno.
Zbyněk Petráček: Když Magalhaes vyrazil na plavbu kolem světa, z jeho pěti lodí se, jak známo, vrátila jediná. Ale přivezla tolik koření, že se výprava ekonomicky rentovala. Obávám se, že přínos nynějších výprav by málokdo pochopil.
Jan Mlynář: V případě střediska CERN by tou lodí, která se vrátila z výpravy plná koření, mohl být World Wide Web. A jedním z důvodů, proč je web tak široce rozšířen, je ten, že na něj nikdo nemá autorská práva: vznikl ve vědecké komunitě. Higgsův boson, temná hmota
* Jedním z velkých projektů v urychlovači má být zachycení tzv. Higgsova bosonu. Tedy částice, kterou nikdy nikdo neviděl, ale matematicky by dávala její existence smysl. Měla by vysvětlit, proč má hmota hmotnost – proč některé částice jsou hmotné, ale třeba foton má klidovou hmotnost nulovou. Jestli správně rozumím, fyzici zatím ke svému překvapení Higgsův boson nenacházejí tam, kde ho čekali, a možná neexistuje vůbec.
Václav Vrba: To zatím říci nejde. Potřebujeme na pokus vysokou energii a velké intenzity srážejících se svazků. V jedné z mnoha miliard srážek protonů se může stát, že Higgsův boson vznikne.
* Nebo nevznikne.
Václav Vrba: Přesně tak. Někteří teoretičtí fyzici se těší, že Higgsův boson neuvidíme, což bude mnohem zajímavější. Jaká hypotéza by ho nahradila, těžko odhadovat. Ale potřebujeme nejméně dva tři roky, než se dostaneme k fyzikálním výsledkům. Víte, když se dělaly srážky elektronů, vycházelo množství článků o tom, kolik bude rodin elementárních částic. Jestli budou dvě, čtyři, nebo pět… Za půl roku bylo jasno: jsou tři. A viděl jsem pracovníka knihovny CERN, jak vyváží vozíky článků, jež mžikem zastaraly. Konec, bylo jasno, jiné hypotézy putovaly do sběru.
* Jiný velký projekt, s nímž má urychlovač pomoci, je objevení tzv. skryté či temné hmoty a energie. Tedy že nám známá hmota tvoří jen zlomek vesmíru, kdežto 96 % všeho, co je, tvoří cosi, o čem vůbec netušíme, co by to mohlo být. Jak tedy vlastně víme, že to je?
Jan Palouš: Taková je dnešní standardní představa: že asi 23 % vesmíru tvoří temná hmota a 73 % temná energie a pouze 4 % zbývají na viditelnou část vesmíru, tedy hvězdy a mezihvězdnou hmotu. Hypotéza o temné hmotě je založena na pozorování galaxií nebo hvězdných soustav, které mají nadbytek pohybu. Měly by se rozpadnout, pokud by tam nebyla nějaká další vazebná síla. Zdá se, že gravitace musí být ke svázání hvězdných soustav mnohem více, než kolik odpovídá jejich viditelné hmotě. Existují také alternativní vysvětlení. Jako třeba že gravitace na velkých vzdálenostech nesleduje přesně Newtonův gravitační zákon. Tyto teorie však mají potíž vysvětlit velkorozměrné struktury, které ve vesmíru pozorujeme. Existovala také domněnka, že podstatou temné hmoty jsou obří a velmi chladné kompaktní objekty na periferiích galaxií, složené převážně z vodíku. Tuto představu však vyvrátily experimenty Eros nebo Macho. Proto je dnes nejpřijímanější hypotéza, že podstatou temné hmoty by mohly být hmotné, málo interagující částice.
* Jak tady může urychlovač pomoci?
Václav Vrba: Hledáme model, který sjednotí čtyři základní interakce vesmíru – elektromagnetické, gravitační, silnou interakci a slabou interakci. Zatím se povedlo sjednotit elektromagnetickou a slabou. Jeden elegantní model mluví o tzv. supersymetrii. Tedy že by k existujícím částicím existovaly jejich supersymetrické protějšky. Neutrální a stabilní supersymetrické částice by řešily problém nedostatku klasické hmoty ve vesmíru. Neinteragovaly by elektromagneticky, protože by byly neutrální, ale interagovaly by grativačně, protože by byly hmotné. To by se hodilo jak astrofyzice, tak částicové fyzice.
Jan Palouš: Setkal by se makrokosmos a mikrokosmos. Jako had Uroboros, který požírá svůj vlastní ocas. Čekáme na velký objev
Zbyněk Petráček: Na začátku jsme mluvili o tom, jak jsou energie uvolňované člověkem nepatrné proti kosmickým silám. Kdy bude člověk schopen ovlivnit vytvořenou energií vesmír, co myslíte?
Jan Palouš: Atomovou bombu nepovažujete za dostatečnou energii? Zbyněk Petráček: Upřímně řečeno, atomová energie by asi odvrátila pád relativně malého asteroidu. Ale ovlivnit něco velikosti malého měsíce, to je jiná kategorie. Jan Palouš: To je pravda. Pořád se pohybujeme v řádech podstatně menších, než aby udělaly například rázovou vlnu, která by došla až k lunární dráze.
Jan Mlynář: Tady by musel přijít zásadně nový objev. Je například zřejmé, že osidlování vesmíru nebude možné bez nového principu raketového motoru. Dosavadní motory, založené na chemickém hoření, jsou těžké a nedostaneme se s nimi daleko. Zatím jediný jiný systém, který si umíme představit, jsou fúzní motory. Ale netušíme, z jakých materiálů by se daly postavit.
* V čem se nejvíc proměnil váš obor od dob, kdy jste skončili vysokou školu?
Václav Vrba: Na přelomu 50. a 60. let se téměř každá nová částice chápala jako elementární, uvádělo se jich na dvě stě. A pak se ukázalo, že je lze v podstatě redukovat na několik druhů kvarků. Dnes víme, že jich je šest. Až na to, že lidem nešlo do hlavy, proč kvarky nevidíme a proč mají tak divné vlastnosti. Za těch 30 či 40 let jsme se smířili s tím, že je vidět nemůžeme, a dokonce rozumíme tomu, proč to tak je.
Jan Mlynář: V mém oboru je to 90 let, co měli lidé poprvé správnou hypotézu o tom, jak vlastně funguje Slunce. A teď jsme ve fázi, kdy se snažíme nějak inspirovat, napodobit procesy ve hvězdách. Až dosud se říkalo: Musíme nějak zvládnout vysoké teploty a pak prostě postavíme reaktor. Teď jsme v okamžiku, kdy velmi vysoké teploty dokážeme udržovat několik desítek minut a začínáme řešit obrovské technické problémy, nad nimiž dosud fyzici mávali rukou. Zaměstnáváme inženýry, kteří by nám pomohli takový reaktor chladit. A může trvat třicet padesát let, než to bude pro průmysl zajímavé.
Jan Palouš: Pro mě je to změna ve špičkových technologiích. Rádi bychom dohlédli až k prvním hvězdám, které ukončily dobu temna a kolem nichž se zformovaly první galaxie. Zbyněk Petráček: Takže dnes můžu naladit kanál National Geographic a klidně hodinu se vydržím koukat na obrázky z Hubbleova teleskopu. Jan Palouš: To mám radost, že to tak vnímáte. Ano, Hubbleův teleskop – to je věc!
***
Naše civilizace je v zásadě primitivní. Jsme teprve sto let po objevu rádiových vln. Kdyby civilizace byla tak brzy schopna dospět ke kroku, který ohrozí vesmír, už by vesmír zanikl: nějaký kiks by udělali někde jinde. Zbyněk Petráček
Dřív vycházely články o tom, kolik bude rodin elementárních částic. Jestli dvě, čtyři, nebo pět… Za půl roku bylo jasno: jsou tři. A viděl jsem pracovníka knihovny CERN, jak vyváží vozíky článků, které v mžiku zastaraly. Václav Vrba
