Denník N

Slovák, ktorý šéfoval v CERN-e: Vo vesmíre nie sme sami, ale inteligentný mimozemský život asi nemáme šancu stretnúť

Branislav Sitár v CERN-e pri experimente ALICE. Zdroj – archív B. S.
Branislav Sitár v CERN-e pri experimente ALICE. Zdroj – archív B. S.

Branislav Sitár bol viceprezidentom najväčšieho laboratória časticovej fyziky CERN, v ktorom sa skúma vznik vesmíru a vyrába sa antihmota. Vedec hovorí, že skúmať hmotu, ktorá nás tvorí, je zábava a technológie, ktoré pri tom náhodou vznikli, dnes tvoria internet alebo ničia nádory.

V rozhovore sa dočítate aj o tom,

  • či existuje antisvet a čo by sa stalo, ak by sa stretol s tým naším;
  • ako teplo bolo počas veľkého tresku;
  • čo musí spĺňať planéta, aby sa na nej dalo žiť;
  • ako ovplyvňuje výskum v CERN-e liečbu rakoviny;
  • prečo sa vedcom neoplatí vyvíjať bombu z antihmoty.

Tento článok si môžete prečítať vďaka ESET Science Award – oceneniu, ktoré podporuje výnimočnú vedu na Slovensku. 

Minulý mesiac vedci vypočítali, že v našej galaxii by mohlo existovať 36 vyspelých civilizácií. Ako sa dá niečo také teoreticky odhadnúť?

To, že prišli k číslu 36, je zaujímavé. Myslím, že by to rovnako mohlo byť aj číslo dva alebo sto. Určite to nie je presný odhad. Hovorí to však dôležitú vec o tom, že inteligentný život je vo vesmíre veľmi vzácny.

Čiže 36 je málo?

V našej galaxii máme dvesto miliárd hviezd a skoro všetky majú svoje planéty. Okrem toho vo vesmíre odhadujeme ďalších tisíc miliárd galaxií. Oproti tomu je číslo 36 veľmi malé. Na druhej strane, ja zastávam názor zvaný panspermia. Hovorí o tom, že život nevznikol na Zemi, ale prišiel z vesmíru na kométach alebo meteoritoch.

Asi to nevyzeralo ako ilustrácia z Malého princa…

Nie, bavíme sa o primitívnom živote. Dokonca si myslím, že život existuje aj na vesmírnych telesách v našej slnečnej sústave.

Kde by takýto život mohol byť?

Napríklad na mesiacoch Jupitera alebo Saturna, kde sú veľmi hlboké oceány a vulkanická činnosť. Vieme, že aj v našich oceánoch sú živočíchy, ktoré existujú len v tomto prostredí. Takže si vieme celkom dobre predstaviť, že môžu existovať aj inde. Takýto jednoduchý život je vo vesmíre asi veľmi rozšírený, no ten inteligentný si vyžaduje veľmi zložité podmienky a musí sa vyvíjať dlho. Napríklad my sme sa z tých primitívnych živočíchov vyvíjali asi tri miliardy rokov. O tom píšem aj vo svojej knihe, ktorej podtitul znie Inteligentný život je vo vesmíre vzácny. Naša Zem ním bola obdarovaná, chráňme si ho.

Čo vlastne považujeme za inteligentný život?

U nás na Zemi zrejme ľudí. Istá forma inteligencie existuje aj v iných spoločenstvách. Napríklad včely alebo mravce vedia krásne spolupracovať. Čo však asi nevedia, je niečo zmeniť či vybudovať. My dokážeme stavať mestá, lietať na strojoch a podobné veci, ktoré žiadne iné živočíchy nedokážu.

Ako sa dá spraviť teoretický výpočet o výskyte života vo vesmíre a dá sa mu veriť?

Nech mi to autori prepáčia, ale ja by som to trochu považoval za hračku. Je dôležité, že ukázali, ako málo je toho života, ale prísť k presnému číslu je zvláštne. Odhadnúť to vieme z počtu planét. Iba v našej galaxii sme ich objavili asi päťtisíc a máme veľa ďalších kandidátov. Väčšina z nich je však absolútne nevhodná pre život.

V našej galaxii máme dvesto miliárd hviezd a skoro všetky majú svoje planéty. Ilustračné foto – TASR/AP

Čo je potrebné pre život?

Veľmi úzky rozsah teplôt. Musí to byť teplota, ktorá udrží vodu v tekutom stave. Pre živý organizmus by tam nemalo byť príliš zima ani teplo, čo je samo osebe veľmi ťažké dosiahnuť. Keď k tomu začnete pridávať nutnosť atmosféry, kyslíka či magnetického poľa, šance na život sa znižujú. Tých podmienok je dokopy asi 35. Keď to všetko znásobíte, tak vám z obrovského počtu planét vyjde malé množstvo tých, ktoré sú teoreticky vhodné. Aj keby bolo toho života v nejakých iných galaxiách viac, tak si myslím, že na stretnutie nemáme šancu. Je to totiž strašne ďaleko. Ale uvidíme.

Aký veľký je vesmír?

Nepredstaviteľne veľký. My pracujeme s číslami v exponenciálnej forme, a keď ich vynásobíme svetelnými rokmi, za ktoré by ste tam doleteli, tak je to neuchopiteľná vzdialenosť. Ťažko predstaviteľný je aj odhad počtu galaxií, ktorý stále rastie.

Keď som sa s vami rozprávala asi pred piatimi rokmi, tak ste hovorili, že zatiaľ poznáme len 4 percentá vesmíru. Zmenilo sa odvtedy niečo?

Poznáme štyri percentá energie vesmíru. Nehovoríme o jeho objeme, toho poznáme ešte oveľa menej. Hubblovým teleskopom síce vieme dohliadnuť až na okraj vesmíru, no galaxií a hviezd je tak strašne veľa, že poznáme len veľmi malú časť, ktorá je okolo nás.

Čo obsahuje vesmír?

Viditeľná hmota sú všetky hviezdy, planéty, vesmírny prach a vesmírny plyn. Mimochodom, tie hviezdy a planéty, ktoré sú jediné viditeľné, tvoria len 0,4 percenta z celého vesmíru. Desaťkrát toľko tvorí prach a medzihviezdny plyn. To ostatné nepoznáme. Z rôznych fyzikálnych zákonov je vypočítané, že tmavej hmoty by malo byť asi päťkrát viac. Okrem toho existuje aj tmavá energia, vďaka ktorej vidíme, že vesmír sa rozpína stále rýchlejšie. Tej by malo byť asi 70 percent.

Ako viete, že tmavá hmota existuje, keď ju nevidíte a neviete opísať?

My vidíme len jej prejavy. Napríklad to, že galaxie držia pohromade. Ak by neexistovala, tak by naše Slnko uletelo preč. Keď si spočítame, po akej dráhe Slnko behá a akú má odstredivú silu, tak k tomu musí prislúchať nejaká gravitačná sila. Jediný rozumný spôsob, akým vieme vysvetliť, že Slnko neuletí, je, že ak nám chýba gravitácia, tak tu musí byť ešte nejaká tmavá hmota. Zaoberáme sa touto hypotézou už asi deväťdesiat rokov a máme stále viac dôkazov, že to tak je.

Je tmavá hmota to isté ako antihmota?

Nie. Antihmotu dobre poznáme a vieme ju vyrobiť aj v CERN-e. Pre nás sú to skoro bežné častice. Napríklad pri zrážke dvoch jadier olova vyrobíme osemtisíc nových častíc. Z toho je polovica antičastíc, pretože sa vždy rodia v pároch. Tmavá hmota je niečo iné, ale vôbec nevieme čo.

Branislav Sitár v CERN-e. Zdroj – archív B.S.

Hmotu si predstaviť viem. Z toho sa skladám ja, tento stôl a všetko ostatné. Ale ako si mám predstaviť antihmotu?

Všetko okolo nás je zložené z protónov, neutrónov a elektrónov. Antihmota sa skladá z antičastíc, čiže z antiprotónov, antineutrónov a antielektrónov. V CERN-e robíme pokusy, kde spájame antiprotón s antielektrónom, čím vytvárame antivodík. Fyzika hovorí, že antihmota je zrkadlovo presným obrazom hmoty. Čiže antivodík musí mať všetky vlastnosti – okrem elektrického náboja – totožné s tým naším.

Na základe toho by sme chceli dokázať, že môže existovať aj antisvet. Muselo by to byť v nejakom inom priestore, lebo hmota a antihmota sa nemajú rady. Ale v prázdnom priestore by tak mohli existovať aj antistoly, antistoličky a tak ďalej. Pokiaľ je to rovnaké, tak to má právo existovať v takej istej forme, ako to vidíme na Zemi.

Čo by sa stalo, ak by som sa stretla so svojím antiobrazom?

Ak by ste okolo seba iba preleteli, tak nič. Ale vždy, keď sa stretne častica s antičasticou a takpovediac si potrasú rukami, nastane veľké svetlo a záblesk, z ktorého vyletia iba fotóny. Okamžite by ste teda vybuchli a premenili sa na svetlo.

Hmota, ktorú vyrábate v CERN-e, nemôže vybuchnúť v spojení s naším svetom?

Antihmoty, ktorú vyrábame v CERN-e, je máličko. Sú to len jednotlivé atómy alebo častice. Tých vieme vyrobiť miliardy, ale stále to bude zanedbateľne málo hmoty. Ony vlastne len narazia do stien detektora a tam vybuchnú. My to ani nezistíme, len detektor sa trochu zohreje.

Ten ich krátky život asi musíte nejako zachytiť a potom to analyzovať…

Všetky naše častice sa pohybujú rýchlosťami podobnými rýchlosti svetla. Trvanie celej tej kolízie rátame v nanosekundách. Čiže musíme mať také rýchle detektory, ktoré to stihnú zaznamenať. Z rekonštrukcie potom robíme celú fyziku. Je to veľmi zložité a rozšifrovávajú to stovky ľudí.

Boli ste súčasťou experimentu, pri ktorom sa modeloval vznik vesmíru. Ako je možné v podzemnom laboratóriu modelovať situáciu, ktorá sa stala strašne dávno a mimo našej planéty?

Predpokladáme, že pokiaľ sa vesmír rozpína, tak asi vznikol v jednom bode a v jednom momente, pri veľkom tresku. Ak sa vesmír rozpína a vieme, akou rýchlosťou, tak z toho vieme spätne vypočítať, kedy vznikol. Z toho nám vyšlo 13,8 miliardy rokov. V CERN-e teda modelujeme podmienky, ktoré boli pri tom.

Ako teplo bolo počas veľkého tresku?

Ak vieme, aká je súčasná energia vesmíru, vieme si predstaviť, aká bola, keď mal vesmír rozmer špendlíkovej hlavičky. Vtedy zistíme, že tam bolo miliónkrát teplejšie ako v centre Slnka. Z toho vieme v CERN-e urobiť „malý tresk“. Takú istú teplotu si vyrobíme v laboratóriu a pozeráme sa na to, ako vyzerala v tej milióntine sekundy vo vesmíre hmota. Je to taká kaša, ktorú voláme quarkovo-gluónová plazma.

Poďme k najznámejšiemu urýchľovaču častíc na svete, v ktorom robíte ich zrážky. Ako vyzerá?

Pracujeme na Veľkom hadrónovom urýchľovači (Large Hadron Collider, LHC). Trubice, v ktorých častice letia oproti sebe, majú v priemere 4 centimetre, sú dlhé 27 kilometrov a sú zasadené vo veľmi silných magnetoch. Vnútri musí byť veľmi vysoké vákuum, aby častice leteli tak, ako chceme. Okolo ich zrážacieho miesta sú postavené veľké detektory a tam robíme celú fyziku. Udejú sa tam miliardy zrážok za sekundu, z ktorých musíme vybrať tie, ktoré nás zaujímajú.

Detektor ATLAS 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

Čo by to spravilo so živým organizmom, ak by sa dostal doprostred tohto experimentu, teda do tej trubice?

Urobilo by to cezeň dierku a spoľahlivo by ho to zabilo. Ten zväzok častíc má takú energiu, že keby nám vyletel na nechcenom mieste, prepálil by trubicu a asi aj magnety. Ale to sa nestáva. Niekedy sa tam však dostane trochu prachu a mali sme prípady, keď sme zaznamenávali takzvané UFO. Dosť dlho sa skúmalo, čo tieto záblesky mohli byť. Až po čase sa prišlo na to, že je to zrážka prachovej častice a protónu, ktorý letí rýchlosťou svetla.

CERN pred dvoma týždňami oznámil, že chce postaviť väčší urýchľovač, ktorý bude stáť približne 21 miliárd. Na aké experimenty potrebujeme nový a väčší urýchľovač?

V rámci novej stratégie sa uvažuje o stavbe kruhového urýchľovača, ktorý by mal sto kilometrov. Ale to sa bavíme o spustení približne v roku 2050. Čím máme väčšie energie, tým lepšie vidíme do štruktúry hmoty. Zatiaľ sme napríklad nezistili, aký je rozmer kvarkov (zatiaľ najmenšia známa častica – pozn. red.). Na súčasnom urýchľovači ho nemôžeme vidieť, lebo je príliš malý.

Prečo chceme zistiť, aký je kvark malý?

Lebo by to znamenalo, že hmota je veľká prázdnota. To je aj pre mňa veľmi fascinujúce, hoci hmote rozumieme stále viac. Niekedy sa nevedelo, že existujú molekuly, potom sa objavili atómy, teraz odhadujeme, že kvarky sú približne 100-tisíckrát menšie ako protón. Z dvoch kvarkov a elektrónov sa skladáme aj my. Pritom netušíme ich rozmer. Zatiaľ to vyzerá, že sú nekonečne malé a hmota je vlastne prázdny priestor.

Čiže sme vlastne všetci dutí?

Presne tak. Už by nám to v škole mohli pokojne hovoriť.

CERN je v podstate aj slovenské laboratórium, keďže ho vlastnia štáty, ktoré naň prispievajú. Ako sa tam slovenskí fyzici dostanú?

Najpodstatnejšia vec je, aby boli talentovaní. Takýmto ľuďom sa napríklad ponúkne, aby išli robiť svoju diplomovú prácu do CERN-u. Máme veľmi využívaný program letnej školy, ktorý je dobrým štartom pre každého mladého fyzika. My ho priberieme do tímu a otvoríme mu dvere. Keď je dosť šikovný, tak môže pokračovať ďalej na PhD. Máme dosť veľa talentovaných študentov, ktorí tam robia veľmi kvalitné práce a potom majú otvorené dvere do celého sveta. Veľmi sa z toho tešíme a myslím, že sa v odbore jadrovej fyziky nemáme za čo hanbiť.

V akej podobe prúdia tieto inovácie a vedomosti späť na Slovensko?

V CERN-e je samostatná skupina, ktorá sa zaoberá technologickým transferom a spolupracuje s ľuďmi na Slovensku. Máme možnosť dostať na Slovensko zadarmo všetky technológie, ktoré sa v CERN-e vyvinú. Otázne je, ako to naše firmy dokážu využívať. Ale keď sa prihlásia, tak ich dostanú.

Druhá vec je, že naše podniky môžu byť pre CERN dodávateľmi. To sa nám celkom darí, napríklad do LHC reaktora sme dodali okolo tisíc kusov kryonádob. Sme malá krajina, takže tých dodávok nemáme veľa, ale sú veľmi efektívne. V niektorých rokoch sa nám do slovenského priemyslu vracalo viac, ako platíme na poplatkoch za členstvo v CERN-e.

Používame dnes bežne nejaké technológie, ktoré vznikli pri výskume v CERN-e?

Svojím spôsobom je to aj internet. To www mala byť pôvodne komunikácia medzi pracovníkmi CERN-u. Potom sa toho chytili šikovné americké firmy, ktoré to použili ako protokol v internete. Momentálne sme špičkoví v supravodivosti, čo môže mať v budúcnosti obrovský význam pre energetiku. CERN pomáha aj rozvoju urýchľovacej techniky na medicínske účely. Napríklad v Rakúsku vzniklo v spolupráci s CERN-om medicínske centrum, ktoré robí protónovú terapiu.

Ako funguje protónová terapia a na čo sa používa?

Protónmi sa dajú ožarovať nádory. K okolitému tkanivu je to mnohonásobne šetrnejšie než iné metódy. Čiže vedľajšie účinky sú oveľa menšie.

Protóny rozbijú nádor?

Spália. Protónový zväzok zacielime na nádor a on ho zničí. Musí to byť vypočítané tak, že protóny v tom nádore skončia. Najviac energie totiž vydávajú na konci svojej dráhy. Keď sa to správne vypočíta, tak tú svoju energiu dodajú do nádoru, tým zvýšia jeho teplotu a spália nádorové bunky.

CERN mal obdobie, keď mu verejnosť veľmi nedôverovala. Ľudia sa báli, že tam vedci vyrobia čiernu dieru, ktorá zničí svet. Neprispela k tomu ani záhadná božská častica, ktorú vedci hľadali v laboratóriu pod zemou, či kniha Dana Browna plná konšpirácií, ktorá sa odohrávala v CERN-e. Podarilo sa laboratóriu túto nechcenú publicitu zvrátiť?

Veľmi dobre si pamätám na obdobie, keď si niekto začal vymýšľať tieto nezmysly. Kolovali aj všelijaké videá, ktoré hovorili o tom, že čierna diera pohltí celý svet. Niekde v Spojených štátoch to ľudia dokonca dávali aj na súd. Tvrdili, že CERN treba zastaviť a podobne. Vyplýva to z neznalosti. Teória predpokladá, že takéto mikročierne diery by mohli existovať, ale Stephen Hawking prišiel na to, že aj keby vznikli, tak sa okamžite vyparia. Dopredu teda vieme, že ak by sa nám ich podarilo vyrobiť, tak dlho neprežijú. Nejde o tie veľké a „zlé“ čierne diery, ktoré pohlcujú hmotu okolo seba. Tie vznikajú z hviezd. Panika bola neopodstatnená a bol som pri tom, keď sme vymýšľali, ako to ľuďom vysvetlíme.

Simulácia vzniku Higgsovho bozónu po zrážke dvoch protónov s energiou 14 TeV a jeho následný rozpad na štyri muóny a iné častice. Foto – CERN

Ako ľuďom vysvetlíte, že svet nezanikne, lebo to niekto vypočítal?

To, čo robíme my v CERN-e, robí príroda sama od seba vo vesmíre. My síce máme častice urýchlené na nejaké energie, ale z kozmu k nám prichádzajú častice s energiou miliónkrát väčšou. Predstavte si, že taká častica doletí z kozmu na Zem a interaguje s ňou. Čiže máte normálnu interakciu, ako robíme v CERN-e, a za celých päť miliárd rokov ešte nevznikla čierna diera, ktorá by nás pohltila. Ak toto prebieha vo vesmíre nonstop a žiadna katastrofa sa nedeje, to isté sa bude diať aj v našom laboratóriu. Toto vysvetlenie stačilo na to, aby ľudia prestali panikáriť.

Teraz o CERN-e nekolujú žiadne povedačky?

Teraz nie je taká atmosféra. Ale čo sa týka Dana Browna, výroby antihmoty a zničenia Vatikánu, tak môžem povedať, že ten film som videl niekoľkokrát a CERN je ďaleko skromnejší ako to, čo Dan Brown opisuje. Napríklad to, že generálny riaditeľ má supersonické lietadlo. Fabiola Gianotti (generálna riaditeľka CERN-u – pozn. red.), s ktorou sa veľmi dobre poznám, žiadne lietadlo nemá. Je to veľmi skromná osoba a výborná fyzička. My síce antihmotu vyrábame, ale sú to miniatúrne množstvá. Keď sme rátali, za koľko by sme jej vedeli vyrobiť toľko, aby z nej bola nejaká slušná bomba, tak nám to vyšlo na nejakých 10-tisíc rokov. Takže sa netreba obávať. Na to by nikto nemal peniaze ani čas.

Fyzika má medzi žiakmi dosť zlú povesť, ale keby mi ju niekto vysvetlil takto cez príbehy, možno by som k nej mala iný vzťah. Nemala by sa vyučovať práve tak, že deti najprv nadchneme pre vesmír? A keď potom získame ich záujem, budú im menej prekážať vzorce?

Myslím, že máte pravdu. Aj ja sa to tak snažím robiť a vedu popularizovať. Aj preto som napísal o fyzike a vesmíre knižku. Ale mne sa fyzika páčila od základnej školy a nikdy som to neľutoval. Pre mňa je veľmi zaujímavé vŕtať sa v hmote do tých najmenších čiastočiek a hľadať tam prekvapenia. Ale je pravda, že nie je ľahká a napríklad na kvantovú fyziku musia mať ľudia talent. Niekto má talent na hru na husliach alebo na klavíri a niekto na to, že sa mu páčia čísla, takže aj fyzika.

Prináša vedomie toho, čo všetko vo vesmíre nepoznáme, určitý nadhľad alebo je to skôr znepokojivé?

Myslím si, že všetci fyzici sú veľmi radi, lebo vedia, že budú mať na čom pracovať ešte desiatky rokov. Vždy nás láka to, čo nevieme. Aj preto sa toľko vedcov pokúša nájsť tmavú hmotu. To je to krásne „objavovanie Ameriky“.

Ktorý objav je vo fyzike momentálne na spadnutie?

Na toto asi nikto nevie odpovedať. Objavom storočia bolo nájdenie Higgsovho bozónu a ukazuje sa, že je naozaj fundamentálnou časticou. Aj väčšina plánov je momentálne zameraná na výskum jeho vlastností a väzieb. Predpokladáme, že nám to veľa povie o tmavej hmote aj o samotnej fyzike.

Branislav Sitár (1946)

Je jadrový fyzik a bývalý viceprezident Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN). Je spoluautorom experimentálnych dôkazov produkcie kvarkovo-gluónovej plazmy. Je zástupcom SR v Rade CERN-u, vedúcim oddelenia subjadrovej fyziky na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave a zástupcom SR v Európskom strategickom fóre pre výskumnú infraštruktúru (ESFRI). Napísal popularizačnú knihu Vesmír, hmota a my.

CERN

ESET Science Award

Podcast Denníka N

Rozhovory

Vesmír

Teraz najčítanejšie