Denník NJe chladnejší ako vesmír. V urýchľovači v CERN-e sa vracajú na milióntinu sekundy po veľkom tresku

Otakar HorákOtakar Horák
Detektor ATLAS (na snímke) na Veľkom hadrónovom urýchľovači v CERN-e pozoroval v roku 2012 spolu s experimentom CMS Higgsov bozón, laicky niekedy nazývaný „božská častica“. Foto – CERN/Maximilien Brice
Detektor ATLAS (na snímke) na Veľkom hadrónovom urýchľovači v CERN-e pozoroval v roku 2012 spolu s experimentom CMS Higgsov bozón, laicky niekedy nazývaný „božská častica“. Foto – CERN/Maximilien Brice

V CERN-e objavili nielen Higgsov bozón, ale skúmajú aj temnú hmotu a energiu. Položili však aj základy webu a vyvíjajú nové metódy na liečbu rakoviny. Denník N strávil dva dni v CERN-e.

Ešte v 70. rokoch používali v CERN-e hmlové komory. Keď nimi častica prešla, zanechala za sebou stopu, podobne ako lietadlá na oblohe.

Zboku komory sa stopa vyfotila a následne sa prekreslila na papier. Keďže magnety zakrivili dráhu častice, z jej smeru vedeli určiť náboj. Uhlomermi zase premerali zakrivenie dráhy, aby stanovili jej hybnosť. Takýchto ručných nákresov spravili v CERN-e ohromných 300-tisíc.

Tieto časy sú nenávratne preč. Dnes spravia v CERN-e takých fotografií 600 miliónov. Každú sekundu!

Teplota 200-tisíckrát vyššia ako v strede Slnka

Ako to dokážu? Aj vďaka tomu, že v CERN-e vybudovali jedno z najprázdnejších a najchladnejších miest v celom vesmíre. Zatiaľ čo vesmír sa ešte stále trošku ohrieva po veľkom tresku, takže má teplotu 2,7 kelvinov, vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC) klesá teplota na viac ako mínus 271 stupňov, takže je necelé dva kelviny nad absolútnou nulou.

To však zďaleka nie je všetko, čo sa týka extrémnych podmienok vo Veľkom hadrónovom urýchľovači (LHC). Zariadenie leží na švajčiarsko-francúzskej hranici, má 27 kilometrov a zrážajú sa v ňom jadrá olova, ale predovšetkým protóny. Zväzok častíc je tenší ako vlas a letí vo „vláčiku“, ktorý tvorí skoro 3-tisíc vagónov, z nich každý obsahuje 100 miliárd častíc.

Tie letia proti sebe a zrážajú sa v mieste detektorov. Keďže letia takmer rýchlosťou svetla, 27-kilometrovú trubicu urýchľovača prekonajú každú sekundu (!) 11-tisíckrát a za uvedený čas sa zrazí 20 až 80 častíc. Pri zrážke sa lokálne vytvorí teplota, ktorá je 200-tisíckrát vyššia ako teplota v strede Slnka.

V roku 2012 vytvorili v LHC teplotný rekord, keď dosiahli teplotu 5×1012 kelvinov, ktorá v reálnych podmienkach existovala iba tesne po veľkom tresku. Zápis je aj v Guinnessovej knihe rekordov.

V CERN-e majú aj najväčší teplý magnet na svete. Váži zhruba toľko, čo Eiffelova veža v Paríži, čiže 6 miliónov kilogramov. V čase konania experimentu sa zatvára ako dvere, no je taký obrovský, že to trvá dva dni.

Magnety, ktoré zatáčajú zväzok protónov či jadier olova alebo ho stláčajú, aby sa nerozbiehal, sú zo zvláštnej zliatiny utkanej z 270-tisíc kilometrov prameňov. Aby toho nebolo málo, tieto pramene sa skladajú z ešte menších vlákien, ktoré by sa zo Zeme na Slnko dali natiahnuť päťkrát. Tam a späť.

Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) je v tuneli pod zemou, má obvod 27 kilometrov. Zväzky protónov a jadier olova zatáčajú takzvané dipóly, čiže magnety s dvomi pólmi (modrou farbou). Foto – CERN/Daniel Dominguez

Spustenie Veľkého hadrónového urýchľovača (LHC) vyžaduje 12-tisíc krokov a len na experimente ALICE na LHC kontrolujú v reálnom čase milión parametrov.

Urýchľovač LHC je pod zemou, aby ho chránili pred kozmickým žiarením. Aby bol výpočet dráhy častíc v LHC čo najpresnejší, do úvahy berú aj slapové javy, ktoré vznikajú pôsobením gravitácie Mesiaca.

CERN má vlastnú colnicu a niekedy sú zariadenia také veľké, že za mernú jednotku používajú celý kamión. CERN má takú spotrebu energie ako celý ženevský kantón.

400-tonový vlak zastavený na ôsmich metroch

V CERN-e sme boli dva dni, aby sme to všetko videli na vlastné oči.

Keďže je Veľký hadrónový urýchľovač momentálne odstavený (do roku 2021), mohli sme sa pozrieť aj na miesta, kam sa bežne nedá dostať. Počas odstávky na urýchľovači prebieha servis a modernizuje sa.

Prvý deň pobytu klesáme výťahom 100 metrov pod zem na miesto na LHC zvané Point 6. Slúži ako „skládka“ zväzkov protónov, kde sa ich vedci zbavujú.

„Zrážanie trvá 10 až 12 hodín, potom klesne intenzita zväzku na polovicu a intenzita zrážok na štvrtinu,“ vraví pre Denník N fyzik Tomáš Dado, ktorý nás po CERN-e sprevádzal. Keď je intenzita zrážok nízka, zväzky sa zahodia, lebo si od nich nemožno sľubovať žiadne nové objavy, dodal Dado, ktorý pôsobí na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky UK a v CERN-e pracuje na jednom z experimentov zvanom ATLAS.

Ako sa však zbavuje zväzkov protónov (či jadier olova), ktoré putujú takmer rýchlosťou svetla? V podzemnom tuneli majú silné magnety, ktoré častice mierne odklonia, podobne ako výhybka na železnici. Vďaka tomu narazia do terča, ktorý tvorí osem metrov grafitu. Na ňom sa zastavia za 89 mikrosekúnd (1 mikrosekunda je milióntina sekundy).

  • CERN: Európska organizácia pre jadrový výskum (z fr. Conseil européen pour la recherche nucléaire, CERN) je najväčšia výskumná organizácia sveta. Venuje sa základnému a aplikovanému výskumu najmä v oblasti časticovej fyziky. Nachádza sa na švajčiarsko-francúzskej hranici pri Ženeve. Slovensko je členským štátom od roku 1993, spolu je členských štátov 23. CERN má okolo 2600 vedeckých zamestnancov a na rôznych pozíciách zamestnáva 14 Slovákov. Ďalších okolo 14-tisíc ľudí tvoria vedci a vedkyne z univerzít a akadémií vied z viac ako stovky krajín a v CERN-e sa podieľajú na realizácii experimentov (z angl. scientific user – vedecký používateľ). Takýto štatút „používateľa“ má momentálne 86 Slovákov.
  • LHC: Veľký hadrónový urýchľovač (z angl. Large Hadron Collider, LHC) bol spustený v roku 2010. Určený je na výskum zrážok zväzkov protónov alebo jadier olova. Na urýchľovači prebiehajú viaceré experimenty, z nich sa Slovensko priamo zúčastňuje experimentu ALICE zameraného na výskum udalostí po veľkom tresku a experimentu ATLAS určeného na výskum časticovej fyziky. V detektoroch na LHC pátrajú aj po temnej hmote a novej fyzike.
  • ATLAS, ALICE, CMS a LHCb: štyri hlavné experimenty v LHC. Higgsov bozón pozorovali až dva detektory na Veľkom hadrónovom urýchľovači, ATLAS a CMS.
  • ISOLDE: urýchľovač v CERN-e, na ktorom robí experiment slovenský fyzik Martin Venhart z SAV a jeho tím. Vedec skúma tvar jadier atómov.

Kinetická energia sa pri náraze premení na teplo a materiál sa rozpáli na tisíc stupňov Celzia. Grafit znesie teplotu až do 4-tisíc stupňov, preto je na takúto úlohu mimoriadne vhodný.

„Každý zväzok má energiu, ktorá zodpovedá 400-tonovému vlaku idúcemu rýchlosťou 150 kilometrov za hodinu,“ hovorí slovenský fyzik Peter Chochula, ktorý v CERN-e pracuje viac ako 20 rokov.

Do grafitu teda aj niekoľkokrát za deň narazí plne naložený vlak či Boeing 737 letiaci rýchlosťou vyše 350 km/h, ako znie ďalšie prirovnanie. Aj preto je terč vysoko rádioaktívny, a ak by bol LHC spustený, na toto miesto by nás nepustili.

Magnety lietali ako škatuľky

Magnety hrajú v LHC vôbec zásadnú rolu a odhaduje sa, že tvoria zhruba polovicu ceny Veľkého hadrónového urýchľovača. Dipóly (magnety s dvomi pólmi) častice zatáčajú, keďže LHC má kruhový tvar. Je ich vyše 1200 a každý z nich váži 36 ton. Umiestnené sú s presnosťou hrúbky ľudského vlasu a v tuneli ich ukladá robot vyrobený na Slovensku.

Ďalšie typy magnetov častice stláčajú. „V urýchľovači sa zväzky rozbiehajú, čo nechceme. Ak sú koncentrované, počet zrážok sa zvyšuje,“ vraví fyzik Dado.

Magnety sú schladené na extrémne nízku teplotu, na čo v CERN-e využívajú 10-tisíc ton kvapalného dusíka a 120 ton tekutého hélia. Vďaka tomu sú magnety supravodivé a môžu viesť prúd až 13-tisíc ampérov. Na porovnanie, poistka na dome má 20 ampérov.

V roku 2008, iba mesiac po spustení LHC, mali na magnete nehodu, ktorá celý urýchľovač vyradila na rok z prevádzky. Medzi dvomi magnetmi bolo chybné elektrické spojenie. Počas experimentu vznikla v mieste chybnej súčiastky iskra, ktorá spôsobila premenu tekutého hélia na plynné, takže sa začalo rozpínať. „Magnety, ktoré vážia desiatky ton, vytrhlo zo zeme a lietali ako škatuľky,“ hovorí Dado.

Z bezpečnostných dôvodov je preto tunel počas experimentov uzavretý a nikto sa do neho nedostane.

Veľký hadrónový urýchľovač (LHC) leží na francúzsko-švajčiarskej hranici medzi Ženevským jazerom a pohorím Jura vo Francúzsku. CERN má dva hlavné vchody, jeden zo Švajčiarska, druhý z Francúzska. Priamo v areáli je hraničný kameň. Na LHC sú štyri hlavné experimenty: LHCb, ATLAS, ALICE a CMS. Foto – CERN

Opakujú udalosti milióntinu sekundy po vzniku vesmíru

V CERN-e je viacero menších urýchľovačov, ktoré tvoria predstupne pre posledný, piaty Veľký hadrónový urýchľovač (LHC). Vedci to prirovnávajú k radeniu rýchlostí v aute – aby sme zaradili najvyššiu rýchlosť, musíme predtým zaradiť aj tie nižšie.

Častice sa v LHC urýchľujú v „urýchľovacích kavitách“, ktoré sa veľmi rýchlo prepólujú a opačným nábojom si časticu pritiahnu a zhodným následne odpudia. Dá sa to prirovnať ku retiazkovému kolotoču, kde sa dieťa točí čoraz rýchlejšie po tom, ako ho rodič po obrátke postrčí dopredu.

Na LHC prebieha viacero experimentov, z nich najväčšie sú štyri: ATLAS, CMS, LHCb a ALICE. Ide o detektory, kde sa zväzky protónov či jadier olova pretínajú a zrážajú. Na ALICE pracuje aj slovenský fyzik Peter Chochula, ktorý je zástupcom koordinátora pre riadiaci systém detektora.

Podbean Player

Pred tým, než ideme 50 metrov pod zem k detektoru ALICE, dostane celá výprava akési „pípaky“. Užitočné sú najmä pri experimente – ak by v spletitom podzemí niektorý z nich zostal, na povrchu by vedeli, že je tam aj človek, takže by detektor nespustili.

V CERN-e zrážajú najmä protóny, ale zhruba dva až tri týždne v roku aj jadrá olova. Vtedy je najaktívnejší práve detektor ALICE, ktorý je špeciálne určený na tento typ zrážok.

Prvých zhruba 380-tisíc rokov bol vesmír taký horúci, že ním neprenikalo žiadne svetlo. Vznik vesmíru preto nemožno pozorovať žiadnymi teleskopmi a jediný spôsob, ako veľký tresk pochopiť, spočíva v napodobnení podmienok, ktoré panovali na jeho počiatku.

V LHC sa pri zrážkach jadier olova dostanú milióntinu sekundy za veľký tresk. Pri zrážke pracujú so známou Einsteinovou rovnicou E = mc2, ktorá hovorí, že ak máte naozaj veľa energie, dokážete vytvoriť hmotu. „To robíme my v ALICE,“ hovorí Chochula.

Hoci je zväzok častíc v LHC tenší ako vlas a rúra, ktorou letia, je naozaj tenučká, detektor je „Godzilla“, ako hovorí Chochula. Má desiatky metrov na každú stranu a váži milióny kilogramov.

Keď sa v strede detektora častice zrazia, lokálne sa vytvorí teplota 200-tisíckrát vyššia ako teplota v strede hviezd. Pri zrážke vznikne kvapôčka hmoty, ktorá sa v detektore rozpína, a vedci pozorujú, aké častice sa z nej rodia. „Mikrosvet sa líši od makrosveta, ktorý poznáme. Keď sa zrazia dve autá, lieta z nich volant, sedadlá či motor, ale keď zrazíte dve autá v mikrosvete, môže vám vyletieť lokomotíva, jumbo jet aj desať áut,“ hovorí Chochula. Ľudské intuície uspôsobené na svet veľkých predmetov tu proste zlyhávajú.

Detektor ALICE leží 50 metrov pod zemou. Počas experimentu je oblasť uzavretá a ľudia sa do nej nedostanú. Na ALICE majú najväčší teplý magnet (červenou farbou) na svete, ťažký je zhruba ako Eiffelova veža. Obrovské dvere sa zatvárajú dva dni, počas experimentu pred ne ešte uložia betónové kocky. Častice sa zrážajú uprostred detektora, na zábere vidno do jeho útrob, keďže viaceré súčiastky vybrali. Foto – CERN

„Som rád, že som vás mohol zobrať k Big Bangu“

Najbližšie k zväzku je v ALICE kremíkový detektor na meranie polohy častíc. V čase návštevy je spolu s viacerými ďalšími súčiastkami vybratý, takže vidno do útrob zariadenia. Spomínaný detektor je v podstate 10-megapixelovou kamerou, ktorá robí 40 miliónov snímok za sekundu.

Zariadenie pracuje v extrémnych podmienkach, veď v strede ALICE sú radiačné pomery ako pri výbuchu atómovej bomby. „V laboratóriu už máme postavenú polovicu novej 12-gigapixelovej kamery. Počet zrážok, ktoré uvidíme, sa zvýši o faktor 100,“ dodáva fyzik Chochula.

Za kremíkovým detektorom nasleduje komora, ktorá obsahuje 83 metrov kubických plynu a je v nej napätie 100-tisíc voltov. Po nej idú ďalšie časti obrovského detektora.

Gigantické magnety vytvárajú magnetické pole, ktoré dráhu častíc rôznym spôsobom ovplyvňujú, z čoho sa určuje, o aké častice ide. V magnetickom poli sa však neotáčajú elektromotory a na chladenie zariadenia nemožno použiť bežné ventilátory. Celá elektronika tak musí byť stavaná spôsobom, aby fungovala aj v magnetickom poli, čo nie je triviálny problém. „Ak by nám vypadlo chladenie, do 50 sekúnd sa detektor upečie,“ dodáva Chochula.

Doteraz ALICE písala asi 2-tisíc megabajtov dát za sekundu, no išlo o filtrovaný tok dát a v skutočnosti ich bolo oveľa viac. „Niektoré detektory na ALICE produkovali až 18 terabitov za sekundu. Aby sme túto informáciu vedeli spracovať, potrebovali sme 250-tisíc procesorov, ktoré ju komprimovali. Po vylepšení začneme každú sekundu čítať 4 terabajty dát,“ povedal v rozhovore pre Denník N Chochula.

Fyzik vraví, že „väčšina častíc, ktoré sa v ALICE narodia, v nej aj zostanú. Zabrzdia sa v kalorimetroch“. Výnimkou sú neutrína, ktoré s látkou interagujú veľmi vzácne a je veľký problém, aby sa všetky zastavili. Keď sa rekonštruuje udalosť zrážky, energie musia presne sedieť. „Energiu, ktorá nám vo výpočtoch chýba, odniesli neutrína,“ hovorí Chochula.

Javy, ktoré sú pravdepodobné, vedcov v ALICE príliš nezaujímajú a svoju pozornosť zameriavajú hlavne na hľadanie menej pravdepodobných javov, ktoré by mohli sľubovať lepšie pochopenie veľkého tresku či prejavy novej fyziky. „Som Peter Chochula a som rád, že som vás mohol zobrať k veľkému tresku,“ hovorí slovenský fyzik, keď nás sprevádza halou detektora.

Cez ples vo Viedni k objavom

Vo Veľkom hadrónovom urýchľovači nevyužijú všetky častice a časť z nich putuje ako „odpad“ do urýchľovača ISOLDE, kde majú síce tisíckrát menšiu energiu ako v LHC, no stále to postačuje na robenie špičkovej jadrovej fyziky.

Častice tečú iónovodmi a udierajú do terča, ktorý je taký rádioaktívny, že ho nevymieňajú ľudia, ale výhradne roboty. „Výsledkom zrážky je polovica Mendelejevovej periodickej tabuľky aj so všetkými izotopmi,“ vraví slovenský fyzik Martin Venhart z Fyzikálneho ústavu SAV.

Keď zostupujeme k zariadeniu, pre istotu máme so sebou dozimeter na meranie radiácie, hoci ISOLDE – tak ako iné urýchľovače v CERN-e – je momentálne odstavený. Na konci prehliadky sa na zvláštnom prístroji všetci účastníci výpravy premerajú, či nie sú kontaminovaní radiáciou.

ISOLDE je zo slovenského pohľadu významný tým, že na ňom robí experiment Martin Venhart a jeho tím. Fyzici sa snažia prísť na to, prečo nemajú jadrá atómov pekný guľový tvar, ale niekedy vyzerajú ako lopta na rugby, inokedy sú diskové a niekedy majú aj tvar hrušky.

„Taký mikroskop, aby sme sa pozreli na tvar jadra, neexistuje. Jediný spôsob, ako jav možno skúmať, je pri zrážke, keď sa rozpadá jadro. Pri rozpade vznikajú nové jadrá a žiarenie, ktoré sa emituje vo chvíli, keď vznikajú, nesie informáciu o ich tvare,“ vysvetlil Venhart.

Na urýchľovači ISOLDE v CERN-e robia experimenty aj slovenskí vedci so spektrometrom TATRA. Foto – autor

Slovenský tím dostal pozorovací čas na ISOLDE vďaka unikátnemu spektrometru TATRA, ktorý vyvinuli na SAV. Nevýhodou predošlých zariadení bolo, že obsahovali magnetické pásky. Keď taký materiál dali do vákua, z plastu začal fučať plyn, čo viedlo k neželanému nárastu tlaku a postupnej degradácii materiálu.

V TATRE magnetickú pásku vymenili a použili materiál, ktorý je pripravený prudkým ochladením kovovej taveniny. „Má úžasné vlastnosti a pripomína sklo, aj sa mu hovorí kovové sklo. Jeho výhodou je, že je veľmi pevný v ťahu, neobsahuje plyn, takže nemá čo fučať a koroduje iba veľmi pomaly,“ objasnil Venhart. Vďaka novému materiálu dosiahli tisíckrát nižší tlak ako konkurenčné tímy.

Ďalšou časťou úspechu TATRY je špeciálny detektor žiarenia s vysokým rozlíšením. Jeho použitie je spojené s milou príhodou. „Kolega Rolf-Dietmar Herzberg z univerzity v Liverpoole je skvelý tanečník a dom má obložený pohármi, ktoré si vytancoval s manželkou. Mal prianie zatancovať si na plese vo viedenskom Hofburgu, čo sme mu splnili,“ vraví Venhart.

Fyzici sa na plese dali do reči a zahraničný vedec spomenul, že s kolegami vyvinul detektor, o ktorý však iní kolegovia nejavia príliš záujem. „Opýtal sa ma, či by sme ho nevyskúšali na ISOLDE,“ zaspomínal na rozhovor Venhart a dodal, že prebehol v rovnakej miestnosti, kde Napoleon požiadal Františka II. o ruku princeznej Márie Lujzy, ktorú v roku 1810 korunovali za francúzsku cisárovnú.

Keď detektor namontovali, najprv celkom netušili, čo meria. „No večer som sa pozrel na dáta a začal som vidieť úžasné veci. Bolo to, ako keby sme sa začali pozerať s okuliarmi,“ vraví Venhart.

Vďaka spektrometru TATRA a novému detektoru v ňom vyriešili slovenskí vedci problém deformácie jadier zlata. „Tridsať rokov sa o to pokúšali dva špičkové tímy z Francúzska a USA. Ich detektory však nevideli dostatočne ostro.“

Slovenskí vedci zrážajú na ISOLDE jadrá olova, z ktorých vzniká zlato. „Splnili sme dávny sen alchymistov, no má to tri háčiky: vyrábame iba atómy zlata, čiže nie odvážiteľné množstvá, zlato sa ďalej premieňa a cena každého atómu zlata je taká vysoká, že na výrobu vážiteľného množstva by nestačili všetky peniaze sveta.“

Uvedený objav o deformácii jadier zlata síce v plnej miere nevysvetľuje, prečo jadrá atómov niekedy vyzerajú ako hrušky, inokedy ako lopta na rugby, no ide o jeden z krokov, ktoré bolo treba urobiť, aby sme jedného dňa túto záhadu vyriešili. „Je to jedna z tehličiek. My sme robili so zlatom, ďalší to musia spraviť s táliom, so striebrom a tak ďalej. Keď takéto tehličky budeme mať, raz nad nimi niekto spraví strechu,“ vysvetlil Venhart, v čom spočíva prínos ich experimentu.

Experiment na detektore CMS ukazuje fotóny (prerušované žlté čiary a dlhé zelené čiary) ako výsledok rozpadu Higgsovho bozónu. Foto – CERN/Collaboration CMS

Higgsov bozón, tmavá hmota a energia

Veľký hadrónový urýchľovač v CERN-e je najznámejší vďaka objavu Higgsovho bozónu, laicky niekedy nazývaného aj božská častica.

Vo fyzike existuje takzvaný štandardný model, ktorý hovorí, že existuje šesť kvarkov a šesť leptónov, akýchsi lego kociek, z ktorých je postavený celý náš svet. Tieto častice spolu komunikujú cez štyri základné mechanizmy – silnú, slabú, elektromagnetickú a gravitačnú silu.

V celom modeli však niečo chýbalo, a to častica, ktorá by vysvetľovala, odkiaľ sa vzala hmota. Ak by sa nenašla, štandardný model by nefungoval a musel by sa nahradiť iným.

Túto medzeru v poznaní vyplnilo Higgsovo pole, čo je pole, od ktorého si častice „požičiavajú“ svoju hmotnosť. A Higgsov bozón je tou časticou, ktorá Higgsovo pole prenáša.

Higgsov bozón objavili v CERN-e v roku 2012 a rok na to udelili Petrovi Higgsovi a Françoisovi Englertovi, ktorý existenciu častice predpovedali desaťročia predtým, Nobelovu cenu za fyziku.

  • Higgsov bozón: častica, ktorá hrá kľúčovú rolu pri vysvetlení hmotnosti ostatných elementárnych častíc. Existenciu Higgsovho bozónu vedci predpovedali už v 60. rokoch. Za opis častice dostali fyzici François Englert a Peter W. Higgs (po ktorom je pomenovaná) Nobelovu cenu za fyziku v roku 2013 po tom, čo ju v roku 2012 pozorovali v CERN-e.
  • Tmavá hmota: nevyžaruje nijaké elektromagnetické žiarenie, a preto ju nemožno priamo pozorovať. O jej existencii sa vie len z gravitačných prejavov na žiarivú hmotu.
  • Tmavá energia: sila, ktorá má vysvetliť zrýchľovanie rozpínania vesmíru. S viditeľnou hmotou nijako neinteraguje.
  • Antihmota: časť hmoty, ktorá je zložená z antičastíc (napríklad antiprotónov a pozitrónov) namiesto častíc (protónov a elektrónov).

Ako Denník N už písal, nájsť Higgsov bozón nebolo vôbec jednoduché, keďže na každých sto miliónov častíc sa pri zrážke „narodí“ iba jeden a skoro vždy sa ihneď rozpadne. K objavu nedošlo v jeden moment, pretože zrážky protónov prebiehali niekoľko rokov, kým z rovného pozadia hmotnostného spektra častíc začal vystupovať oblúk, čiže Higgsov bozón. Podľa výpočtov zodpovedal 130-násobku hmoty protónov zrážaných v detektore.

Ďalšia veľká vec, ktorú v CERN-e skúmajú, je tmavá hmota a energia. Spolu tvoria až 95 percent vesmíru. „Štandardný model veľmi dobre opisuje hmotu, ale tá tvorí len 5 percent vesmíru. Zvyšok už vieme pomenovať, hovoríme mu tmavá hmota a energia, ale inak o ňom nemáme potuchy,“ vraví Chochula.

Web, cloudy či liečba rakoviny

Načo je taký výskum dobrý?

Značnú časť tvorí základný výskum, ktorý je určený na pochopenie toho, ako veci fungujú. To však nevylučuje, aby sa raz použil v praxi. „Moja najobľúbenejšia odpoveď na otázku, na čo sú veci, ktoré tu robíme, dobré, je od kolegu z CERN-u. Odpovedal, že z toho, na čom pracujeme, bude raz bozonika. Spýtali sa ho, čo to je. Odpovedal, že nevie, ale keď ľudia objavili elektrón, tiež nevedeli, že raz bude vďaka nemu elektronika,“ hovorí fyzik Dado.

Chochula v rozhovore pre Denník N dodal, že výdobytky CERN-u používame denne. „Ak by som sa vás opýtal, čo máte vo vrecku, a vy by ste mi ukázali mobilný telefón, povedal by som vám, že dotyková obrazovka pochádza z CERN-u, že web, ktorý používate, pochádza z CERN-u (…) a úložiská, na ktoré si ukladáte dáta, sú odvodené z technológií, ktoré sme vyvinuli.“

Technológie vyvinuté v CERN-e sa používajú aj v medicíne, ide napríklad o rádiofarmaká. „Zariadenia, ktoré v CERN-e používame na detekciu neviditeľných častíc, možno využiť na zobrazovanie inak neviditeľných objektov. Pre ALICE sme vyvinuli čip, ktorý sa po modifikácii používa v medicíne,“ hovorí Chochula.

Počítačové tomografy (CT) používajú detektory, aké vyvíjajú a používajú v CERN-e. Vedci v CERN-e momentálne skúmajú aj to, ako by sa antihmotou dali ničiť rakovinové bunky. „Máme veľmi sľubné výsledky – počkáme si desať rokov a rakovinu budeme liečiť aj antihmotou,“ dodal Chochula.

Na chodbe, kde položili základy webu, je umiestnená plaketa. Foto – autor

Plány do budúcna

Rozpočet CERN-u je zhruba miliarda eur ročne, čo je porovnateľné s rozpočtom veľkej univerzity na Západe. Skladajú sa naň členské štáty, teda aj Slovensko, ktoré platí asi pol percenta členského rozpočtu. Tento rok bol problém s meškajúcimi platbami, ktoré z ministerstva školstva dorazili v plnej výške deň pred novinárskou návštevou CERN-u začiatkom decembra.

CERN, čiže Európsku organizáciu pre jadrový výskum, založili v roku 1954. Ide o najväčšiu výskumnú organizáciu sveta, má 23 členských krajín, k tomu však treba prirátať aj pozorovateľov a spolupracujúce krajiny. „Za úlohu máme výhradne mierové využitie jadrovej energie. Nevyrábame antihmotu na zničenie Vatikánu ako vo filme Anjeli a démoni ani nepašujeme antihmotu na vojenské účely,“ konštatuje Chochula.

CERN má okolo 2600 vedeckých zamestnancov, ďalších zhruba 1500 ľudí tvorí iný personál (kantína, upratovacie služby a iné). Z uvedeného počtu sú štrnásti Slováci. Ďalších okolo 14-tisíc ľudí tvoria vedci a vedkyne, ktorí sú z univerzít a akadémií vied z viac ako stovky krajín a v CERN-e sa podieľajú na realizácii experimentov (z angl. scientific users, vedecký užívateľ). Takýto štatút „užívateľa“ má momentálne 86 Slovákov, počty sa však neustále menia.

Čo bude s Veľkým hadrónovým urýchľovačom v budúcnosti? Plánované vylepšenia by mali zvýšiť „luminozitu“, čiže svietivosť. Vďaka tomu si vedci na zrážky lepšie „posvietia“, uvidia ich viac a zbierať budú až 30-krát dát viac ako teraz. Ani to však nemá stačiť.

Prvé urýchľovače sa v CERN-e spustili v 50. rokoch a dnes tvoria predstupne 27-kilometrového Veľkého hadrónového urýchľovača. Zdá sa, že podobný osud postihne aj jeho, lebo v pláne je vybudovať urýchľovač FCC (z angl. Future Circular Collider) s obvodom až 100 kilometrov. Zvažuje sa však aj stavba lineárneho (nie kruhového) urýchľovača CLIC (The Compact Linear Collider).

Nové urýchľovače existujú zatiaľ na papieri a v nasledujúcich rokoch sa ukáže, či sa na jeden z nich nájdu peniaze. Častice v ňom by sa zrážali pri ešte väčšej energii a vedci si od toho sľubujú prejavy celkom novej fyziky.

Máte pripomienku alebo ste našli chybu? Prosíme, napíšte na [email protected].