Cyklus přednášek přednesených na hvězdárně Zlín
Vladimír Wagner
Ústav jaderné fyziky AVČR
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.
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.
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.