Cyklus přednášek přednesených na hvězdárně Zlín

Vladimír Wagner

Ústav jaderné fyziky AVČR

Velký třesk v laboratoři

aneb

co nám řekne právě dokončovaný největší urychlovač o nejrannějších obdobích našeho vesmíru

Spuštění největšího urychlovače LHC, který se dokončuje v evropské laboratoři CERN nedaleko Ženevy, se sice posunulo až na začátek příštího roku. I tak je už doba, kdy nám přinese úplně nové poznatky o struktuře hmoty, velmi blízko. Proto je užitečné si přehledně shrnout všechny objevy, které se od něj očekávají. A hlavně si ukázat, jaký bude jejich dopad na naše chápání těch nejrannějších fází vývoje našeho vesmíru. Pomocí tohoto „stroje času“ v podobě velkého urychlovače srážejícího protony nebo těžká jádra letící proti sobě rychlostmi jen zanedbatelně menšími než je rychlost světla. Navozují se tak podmínky panující ve vesmíru v době kratší než 10 μs po začátku jeho rozpínání. Nový urychlovač by měl produkovat úplně nové typy částic. Jmenujme třeba Higgsovi bosony či supersymetrické částice. Měl by také studovat úplně nové zákonitosti a jemnější struktury mikrosvěta. Není vyloučeno, že přinese experimentální potvrzení platnosti strunové teorie stavby hmoty a podaří se pozorovat i černé mikrodíry.

Okno do antisvěta

aneb

jak získávat a studovat antihmotu, budeme ji umět využít?

V tomto roce se dostává v evropské laboratoři CERN do finiše experiment ALPHA a snaha o akumulaci a studium vlastností antivodíku a jejich odlišností od normální hmoty. Je to díky tomu, že se daří produkovat až milióny atomů antivodíku. Antihmota přitahovala autory vědecké fantastiky již od svého objevu v třicátých letech. Antisvěty, setkání jejich obyvatel z obyvateli světa našeho, pohony mezihvězdných lodí a zbraně na principu antihmoty nejsou v takových dílech neobvyklé. Taková i jiná možná využití antihmoty jsou zatím velmi vzdálená. Ovšem již dnes nám vyslanci antisvěta pomáhají hledat zmíněné zákonitosti stavby vesmíru. Již zmíněná komplikovaná zařízení zkoumají v čem se odlišují jednotlivé částice, ze kterých se skládá náš svět, od svých partnerů z antisvěta. Poznání takových rozdílů a důvodu, proč v našem vesmíru vzniklo více hmoty než antihmoty, je nejspíše jedním z klíčů k nalezení jednotného popisu hmoty a sil. Splnění tohoto odvěkého snu fyziků nám možná řekne kde, kdy a v jakém množství se v našem vesmíru antihmota vyskytuje a vyskytovala, zda nakonec třeba neexistují i celé antivesmíry. Získání zdrojů antihmoty bude také nejspíše klíčové pro možnost kosmické expanze lidstva.

Co způsobuje malá nicka

aneb

význam výzkumu neutrin pro naše poznání vesmíru

Neutrina jsou všude kolem a dokonce nás neustále prostupují. Svými neutriny nás ozařuje Slunce, spousta neutrin vzniká při průchodu kosmického záření atmosférou naší planety, někdy dokonce Zemi osprchuje svými neutriny vzdálená supernova a neustále se naše planeta koupe v neutrinech reliktních, která pochází až z počátků Velkého třesku. Přesto patří mezi nejhůře polapitelné trofeje mezi elementárními částicemi. A tak se vědci při jejich zkoumání stávají potápěči, polárníky či jeskyňáři. I přes značné úsilí dodnes nevíme jistě, kolik vlastně neutrina v klidu váží. Nevíme dokonce, zda se jednotlivé druhy neutrin přeměňují mezi sebou a jak dalece se od sebe liší neutrino a jeho zrcadlový obraz v antisvětě. Přesto nám už neutrina o sobě a svém vlivu na vesmír, ve kterém žijeme, řekla hodně. Stála u počátků našeho pochopení podstaty částic a sil mezi nimi, které na konci tisíciletí vyvrcholil v dovršení tzv. „standardního modelu“. Na začátku nového tisíciletí jsou pak průzorem, kterým můžeme vidět za něj na cestu k úplnému sjednocení popisu hmoty a jejích interakcí.

Nejmohutnější exploze ve Vesmíru?

aneb

záhada vzniku záblesků gama

Objev záblesků záření gama mají na svém kontě špionážní družice. Byly objeveny družicemi Vela, které hledaly testy jaderných bomb. Ukázalo se, že jde o jedny z nejzáhadnějších jevů ve vesmíru a jejich původ není úplně objasněn ani v současnosti. V posledních letech se podařilo identifikovat několik optických protějšků těchto záblesků gama a potvrdit, že alespoň část z nich je v obrovských vzdálenostech. Jedná se tak o jedny z energetičtějších dějů ve vesmíru a původce záblesku gama v jeho průběhu vyzařuje energii, která je srovnatelná s energií vyzařovanou všemi ostatními objekty v námi pozorované části vesmíru. V poslední době naše znalosti o těchto jevech značně vzrostly a zdáme se být velice blízko řešení této záhady. Předpokládá se, že původ záblesků gama je spojen s objekty, které obsahují hmotu s velmi vysokou hustotou. Mohly by to být vybuchující supernovy, neutronové hvězdy nebo černé díry. Přednáška je věnována přehledu našich současných experimentálních znalostí o záblescích gama a rozboru hypotéz věnovaných jejich původu.

---