Prečítané 2959x | 0

Na udržanie fúzie nestačí zachytiť mión 300-krát


Na udržanie fúzie nestačí zachytiť mión 300-krátFoto: Matúš Plecho

V aktuálnom vedecky zameranom čísle uverejňujeme rozhovor s experimentálnym časticovým fyzikom Jaroslavom Antošom, ktorý bol pri objave dlho hľadaného top kvarku aj Higgsovho bozónu. Tu je ďalšia časť rozhovoru s odborníkom na fyziku vysokých energií, za ktorým sme putovali z Bratislavy do Košíc.

Spomínate si, čo vás priviedlo k fyzike alebo prírodným vedám? Časticová fyzika a vysoké energie asi vyzerali perspektívne, že sa tam niečo objaví...

V šesťdesiatych rokoch som pravidelne čítal časopis Veda a technika mládeži. Boli tam zaujímavé články. Zaujímal som sa aj o elektroniku, aj som si vyrábal. Na strednej škole som uvažoval či pôjdem na prírodné vedy alebo na elektrotechniku. Dal som prednosť prírodným vedám. V tom veku som čítal aj nejaké sci-fi, no len do konca strednej školy. Potom som už čítal stále odbornejšie veci. Spomínam si na tri knihy, ktoré ma ovplyvnili. Bola to kniha Einsteina a Infelda Fyzika ako dobrodružstvo poznania, potom Od fyziky k filozofii od Ivana Úlehlu a neskôr útla kniha Vladislava Šimáka Fyzika vysokých energií. Tie prvé dve sú popularizačné, tretia je už odbornejšia a to som obdivoval. Potom neskôr ten dobrý fyzikálny nos profesora Šimáka, že už vtedy pochopil, že v kvarkoch je niečo zásadného. V tom čase to ešte veľa ľudí považovalo len za fyzikálne nereálnu matematickú konštrukciu.

Doktora Zweiga, čo prišiel s teóriou o existencii kvarkov, vtedy zjavne nedocenili...

Áno, Zweig pracoval v CERN-e, napísal dva články, ktoré boli v stave preprintu, teda pred publikáciou, ale publikácia nikdy nevyšla. Všetci si mysleli, že je to blbosť. Existenciu kvarkov predpovedali nezávisle dvaja ľudia: Gell-Mann a Zweig. Gell-Mann bol v tom čase uznávaný fyzik, doteraz žije, videl som ho párkrát bližšie. A druhý bol tento postdoc, ktorému nepredĺžili kontrakt.

Takých prípadov je asi viac...

Keď som bol po rokoch zase v CERN-e, bývalí kolegovia ma upozornili na miestnosť s medenou plaketou s nápisom „Tu vznikol world wide web“ pri dverách. Ukázali mi tú plaketu a povedali mi, že Timovi Bernersovi-Leeovi, ktorý to vymyslel, nepredĺžili kontrakt. Nepochopili, že je to niečo významné. Pritom celý web vznikol len ako praktická potreba toho, že tie kolaborácie sú veľké a roztrieštené po celom svete, potrebujú rýchlo komunikovať medzi sebou a bol v tom totálny chaos. A Berners-Lee porozmýšľal a vymyslel protokol, kde nebolo treba informácie a doplnené verzie vždy posielať emailom, ale každý si to mohol pozrieť na stránke. A to sa exponenciálne rozšírilo do celého sveta.

Čo vnímate (vo vede aj všeobecne) ako nebezpečný vývoj? Obávate sa napríklad nedostatku potravín?

Nakŕmenie ľudstva je problém, ale zdá sa mi riešiteľný. Nie je to jednoduchý problém, pretože napríklad geneticky modifikované plodiny môžu mať dôsledky až o generáciu neskôr. Je x nebezpečenstiev na tejto ceste a napriek tomu zrejme pokusy v tomto smere budú pokračovať. Tiež samozrejme robotizácia. Pred nejakými dvadsiatimi, tridsiatimi rokmi nemohlo Slovensko vyrábať milión áut ročne. Nestačila by na to populácia ani infraštruktúra. Teraz je to celé zautomatizované, zmechanizované.

Postupne však znižujú stavy ďalšou robotizáciou.

Toto bude prenikať čím ďalej, tým viac. Ale čo vlastne potom budú tí ľudia robiť? Je veľa takýchto otáznikov. Ja sa momentálne najviac obávam, že animozita vo svete môže prerásť do niečoho, čo môže zapáliť poriadne veľký požiar s horšími dôsledkami než boli dve predchádzajúce svetové vojny.

A čo si myslíte o teórii supersymetrie? V podstate existuje už od čias vášho štúdia. Ako ste to vnímali a ako to vidíte teraz, keďže sa stále nič nenašlo? Myslíte si, že v CERN-e môžu nájsť supersymetrické častice?

Takto, máme dva typy častíc, fermióny a bozóny. Je to rozdelené podľa hodnoty spinu. Supersymetria v podstate tvrdí, že ku každému známemu fermiónu existuje supersymetrický bozón a naopak. To, že sa žiadna supersymetrická častica doposiaľ nenašla, môže znamenať, že supersymetria neexistuje a teória je zlá. No nemusí. Pred tridsiatimi rokmi nebol nájdený top kvark, ale to neznamenalo, že Štandardný model bol nesprávny. Vtedy ešte neexistovali urýchľovače, ktoré by dokázali dodať do systému energiu, potrebnú na produkciu top kvarku. Aj v tomto prípade to môže znamenať to, že hmotnosti tých častíc sú podstatne väčšie. Teraz v CERN-e zvýšili energiu a opäť hľadajú supersymetrické častice. Pokiaľ dosiahnu dostatočnú energiu, je tu ešte možnosť, že vznikajú s veľmi malou pravdepodobnosťou. Musíte analyzovať veľmi veľa zrážok a oddeliť signál od možného pozadia. Je to veľmi delikátna analýza a trvá nejaký čas. Obvykle vždy nejakí kandidáti z analýzy vyplynú. Potom sa spraví ešte prísnejšia analýza a potom sa už zistí, či sa niečo našlo alebo nie. Zatiaľ sa vždy určila nejaká hranica, že tá častica musí mať hmotnosť väčšiu od istej hodnoty. Takto sa to posúva. Pokiaľ nejaký teoretik nepríde s presvedčivou teóriou a nepovie, že správna teória vyzerá úplne ináč a bude mať overiteľné predpovede, na supersymetriu sa zabudne. Dovtedy sa bude naberať štatistika a budú sa sprísňovať kritériá na oddelenie signálu od pozadia. A uvidí sa, či sa nejaká supersymetrická rybka v sieti objaví alebo nie.

Niekoľko rokov ste pôsobili v Spojenom ústave jadrových reakcií v ruskej Dubne. Vraj po rozpade Sovietskeho zväzu sa najlepší vedci a experimentátori z Dubny rozpŕchli do sveta. V svetových laboratóriách je počuť ruštinu ako nejaký druhý jazyk, v Dubne ostali len tí „horší“. Je na tom niečo pravdy?

Poslednýkrát som bol v Dubne myslím pred jedenástimi rokmi, po osemnástich rokoch. Áno, mnoho ľudí odišlo a nielen z Dubny. V Rusku boli veľmi dobré ústavy. Stretával som sa s rôznymi fyzikmi, ktorí pracovali alebo vyštudovali v inštitúciách ako Harvard, MIT, Caltech. Povedal by som, že najviac na mňa zapôsobili fyzici z Moskovského fyzikálneho a technologického ústavu. Možno som mal akurát šťastie na špeciálnu vzorku ľudí, no tak si predstavujem fyzikov. Zdatní teoreticky aj prakticky. Chlapíci z Harvardu boli šikovní, ale potrebovali mať aj dosť silnú podporu svojho prostredia, kým tí z MIPT prišli na zelenú lúku a pracovali s tým, čo mali.

Počul som takú historku, že Rusi raz niečo merali v nejakej komore a nedarilo sa im to. Nemohli namerať, čo chceli a tak sa tam vymočili. A potom to namerali.

Áno, túto historku som tiež počul. Mám dojem, že dokonca viem, v ktorom experimente sa to stalo.

Už od roku 1983 sa v CERN-e vyvinula spolupráca s košickou skupinou, takže má celkom tradíciu. Spomína sa experiment, pre ktorý Košičania vyvíjali elektronické obvody a údajne tam dosiahli stav kvarkovo-gluónovej plazmy s obrovskou teplotou. Vy ste v CERN-e spolupracovali tiež na takýchto experimentoch? Čomu ste sa tam venovali?

Ja som dostal kontrakt v CERN-e v roku 1989. A tam som sa venoval experimentu, ktorý skúmal produkciu leptónových párov. Elektrónovo-pozitrónových párov, alebo opačne nabitých miónov. Po roku, keď som sa vrátil, padla železná opona a naše oddelenie nadviazalo aj oficiálnu spoluprácu. Tak sme pokračovali v experimente produkujúcom páry leptónov, ktorý teraz skúma už iba miónové páry v zrážkach protónu s volfrámom a síry s volfrámom. Zrážka síry s volfrámom, to je už jadrovo-jadrová zrážka a v tom čase sme uvažovali, že možno sa štúdiom týchto miónových párov bude dať niečo povedať o existencii kvarkovo-gluónovej plazmy. To bolo zhruba od roku 1990 do 1992. Ja som tieto zrážky analyzoval a výsledok som prezentoval na jednej alpskej konferencii. Pozorovali sme zvýšenú produkciu tých leptónov práve v jadrových zrážkach, čo by mohla vysvetliť aj existencia kvarkovo-gluónovej plazmy. Potom v roku 1992 som odišiel na Taiwan a začala spolupráca s USA, najprv na urýchľovacom komplexe SSC, potom na Tevatrone vo Fermilabe. Kolegovia z Košíc pokračovali v inom experimente v CERN-e v štúdiu jadrovo-jadrových zrážok a pozorovali zvýšenú produkciu tzv. podivných častíc, čo môže tiež byť príznakom existencie kvarkovo-gluónovej plazmy.

Údajne existuje aj viazaný stav hmoty a antihmoty, napríklad pozitrónium a miónium.

Pozitrónium, viazaný stav elektrónov a pozitrónov, je známe už dávno. Viazaný stav elektrónu a protónu je vodíkový atóm. Ak elektrón nahradíte miónom, tak to funguje s jedným zaujímavým dôsledkom. Mión má väčšiu hmotnosť ako elektrón, priblíži sa k jadru a celkom odtieni náboj protónu. Týmto spôsobom by sa dala robiť studená fúzia. Počas môjho pôsobenia v Dubne tam prebiehal jeden taký experiment, len v prípade trícia a deutéria. Ak je náboj trícia odtienený miónom, tieto jadrá vedia priblížiť tak, že dôjde k jadrovej fúzii, vytvoria hélium a uvoľní sa obrovské množstvo energie. Na tomto základe by sa dal vyrobiť nový typ elektrární. No zatiaľ viac energie spotrebujete na výrobu tých miónov ako nakoniec dostanete v jadrovej fúzii. A pritom už vedia jeden mión využiť zhruba 300-krát. Mión sa zachytí jadrom, prebehne jadrová fúzia, je odvrhnutý a hneď zachytený iným jadrom. To sa opakuje, kým sa mión nerozpadne. Ale stále to nestačí.

Vy ste sa do CERN-u sa dostali v roku 1989. Údajne pred rokom 1989 bol vedecký pobyt v CERN-e podmieňovaný spoluprácou s ŠtB a možno aj teraz sa vyžaduje nejaká previerka, či ten človek je spoľahlivý z bezpečnostného hľadiska.

Neviem o tom, žeby sa ľudia v CERN-e preverovali v tomto zmysle. Samozrejme, preverujú sa po odbornej stránke. CERN poskytuje veľmi dobré podmienky pre šikovných mladých ľudí.

A môže si vyberať.

A môže si vyberať. Neviem však o nejakej hĺbkovej previerke bezpečnostného rizika kandidátov na prácu v CERN-e.

V súčasnosti sa to dá aj elektronicky, človek o tom ani nemusí vedieť.

Je možné, že v tej selekčnej komisii pozerajú aj na Facebook a osobné názory. Nič o tom neviem. Každoročne naberajú množstvo veľmi kvalifikovaných mladých ľudí. V čase, keď som tam prišiel, Československo ešte nebolo súčasťou CERN-u. Vtedy ste mohli dostať kontrakt maximálne na rok. Ak ste boli z členského štátu, mohli ste ho dostať na päť rokov. Čo sa týka spolupráce s ŠtB, oni sa nepýtali, či chcete spolupracovať. Prišli za dotyčným, ktorý sa vrátil z kapitalistickej cudziny a vyspovedali ho. Neviem o tom, žeby od niekoho chceli, aby podpísal. Ja som sa vrátil z CERN-u v roku 1990 a to už ŠtB nespovedala. No my sme pred rokom 1989 mali spoluprácu s Hamburgom, čo bol tiež Západ. A tam to fungovalo ako som uviedol.

Myslíte pracovisko DESY?

Áno, DESY. To bola veľmi intenzívna spolupráca. Každého si po návrate vyzdvihol eštebák a vyspovedal ho. Tak to fungovalo.

V podstate sa zdalo, že v CERN-e už v osemdesiatych rokoch objavili top kvark. Prečo sa to vlastne nakoniec neuznalo?

Pri každom takomto objave je problém určiť, čo je pozadie a čo signál. Keď odčítate pozadie, dostanete signál. Ak pozadie určíte nesprávne, máte krásny signál. To sa stalo nedávno na Tevatrone, kde jedna talianska fyzička pozorovala novú časticu. Bola z toho aj tlačová konferencia, prišli za ňou novinári z New York Times či skadiaľ, mala svoju chvíľu slávy. No zhruba o týždeň sa zistilo, že zle určila pozadie a keď ho odčítate správne, žiaden signál v tej oblasti nie je. Čosi podobné bolo aj vtedy.

CERN údajne za 60 rokov existencie dokázal získať iba 2 Nobelove ceny za objavy. Keď to porovnám s inými laboratóriami, napríklad BNL alebo Berkeley, tam mali 7, respektíve 13 nobeloviek. Nemajú v CERN-e zle nastavené priority? Zrejme by tie ocenenia pomohli pri získavaní grantov.

Kto by sa bránil nobelovke? Ja som sa osobne poznal s laureátom Nobelovej ceny menom Tsung Dao Lee, stretol som sa s ním na Taiwane. Myslím, že doteraz pracuje na Kolumbijskej univerzite v New Yorku. Raz, keď sme spolu obedovali a rozprávali sa o všetkom možnom, povedal, že oni na Kolumbii vedia ako to robiť a majú 29 laureátov Nobelovej ceny. To ma skutočne šokovalo. No závisí to od toho, ako tých laureátov počítajú. Nemusí to znamenať, že tú Nobelovu cenu získal, keď tam pracoval. Ten experiment mohol prebiehať niekde inde. Takže rozhodne sa CERN-om premlelo množstvo laureátov Nobelovej ceny. Napríklad Gerard ’t Hooft, holandský profesor. Myslím, že pracuje na univerzite v Utrechte, veľmi zaujímavý skromný chlapík. On bol študentom Veltmana, neskôr spolu získali Nobelovu cenu za prácu, ktorej podstatnú časť urobili v CERN-e. Ale momentálne je jeden profesorom v Utrechte, druhý emeritným profesorom v Amerike a nobelovky si pripisujú univerzity tam. S tým počítaním nobeloviek by som bol trochu opatrnejší.

Ak by sa potvrdilo, že nedávno pozorované častice z piatich kvarkov, naozaj existujú, znamenalo by to nejaký výrazný posun v obraze fyzikálnej reality?

Znamenalo by to výrazný posun v chápaní fungovania stabilných kvarkových systémov. Prečo napríklad nemôžu existovať nejaké kvarkové molekuly? Teoreticky tomu nič nebráni. Ale zrejme niečo áno, takže to treba pochopiť. V momente, keď niečo pozorujete, teoretici sa majú čoho zachytiť a budú sa snažiť to popísať. Ak budeme pozorovať aj niečo ďalšie, tak je to náznak, že sme čosi pochopili. V prípade nukleónov a jadier máme stabilné systémy, atómy, molekuly a tak ďalej. V podstate nič nebráni existencii čohosi podobného aj na subjadrovej úrovni. Ak by sa pozorovali pentakvarky, pochopili by sme za akých podmienok môžu vzniknúť a aké kombinácie kvarkov musia obsahovať.

Zrejme by bol celkový elektrický náboj celočíselný.

Celkový náboj bude vždy celočíselný. Tri kvarky vám dajú stabilný systém, kvarky s antikvarkami tiež. Je jasné, že ich stačí trochu inak usporiadať a tiež musí vzniknúť stabilný systém. No zrejme to nie je také jednoduché. Treba pochopiť ako to urobiť, aby to bolo stabilné. Keď pochopíte ten mechanizmus, môžete predpovedať, pri akej hmotnosti a v akých zrážkach túto časticu pozorovať. Urobí sa experiment. Ak sa zistí, že tam nič nie je, spraví sa druhý experiment. Ak tiež nič nenájde, tak sme bohužiaľ nič nepochopili. Ja sa držím pri zemi. Mám problém uveriť niektorým objavom. Občas sa mi zdá, že objav hlásia priskoro.

Tak to bolo aj s tou nadsvetelnou rýchlosťou neutrín.

Áno, a nedávno prišli s objavom gravitačných vĺn. Vypočul som si celú tlačovú konferenciu, potom bol v CERN-e na tú tému seminár, tiež som si to vypočul...

Asi vás nepresvedčil?

Ja by som počkal. V tomto som konzervatívnejší než moji kolegovia. Aj v prípade top kvarku som mal dosť dlho pochybnosti. A trvalo to roky, keď už nikto okolo mňa nepochyboval.

24.04.2016 21:28 | Rozhovory 0


Viktor Memfer
Získal doktorát z jadrovej a subjadrovej fyziky na Fyzikálnom ústave SAV v Bratislave. Publikoval zbierku básní v próze Kacír v čižmách (Ars Poetica, 2007), preložil do češtiny knihu Martina W. Balla (Bůh v těle, Eugenika).


V diskusii ešte nie sú žiadne príspevky, pridajte prvý!

Pre pridávanie komentárov sa prihláste alebo zaregistrujte.