Návrat na místo činu: Díl první

Návrat na místo činu: Díl první

Fyzika / reportáž

V maturitním ročníku jsem se jako jeden z 24 středoškoláků v programu HSSIP (CZ) podíval na dva týdny do CERN. Díky této příležitosti jsem se osobně seznámil s organizací kruciální pro minulost, přítomnost i budoucnost částicové fyziky. Z nejvýznamnějších zmiňme tamní objevy elektroslabých bosonů W+/- a Z i poslední částici predikovanou Standardním modelem Higgsův boson. Ve zprávách jste možná zaznamenali, že po delší odstávce počínají přípravy třetího velkého experimentálního běhu Velkého hadronového urychlovače (LHC). Po několika kratších návštěvách v uplynulých čtyřech letech mého vysokoškolského studia se vydávám na zatím nejdelší cestu do CERN, tentokrát tříměsíční. Budu moc rád, pokud moje zážitky a poznatky budete sdílet spolu se mnou skrze sérii reportáží z místa.

Loňští účastníci Summer Programme před budovou Globe of Science and Innovation v CERN (foto: CERN)
Loňští účastníci Summer Programme před budovou Globe of Science and Innovation v CERN (foto: CERN)

Po třech semestrech bojů s pandemií české univerzity znovu ožily. Na jejich chodby se vrátily živé diskuse a každodenní studijní i vědecká práce. A stejně tak ožívá po dvou letech CERN. Provoz Velkého hadronového urychlovače (LHC) byl zastaven v prosinci 2018. Od té doby probíhal tzv. long shutdown 2, tedy údržba i vylepšování urychlovače. LHC je sice v CERN nejvýkonnější co do energie srážek, ale samotná organizace provozuje desítky dalších unikátních experimentů spojených nejen s částicovou, ale i s jadernou fyzikou.

CERN každoročně vítá studenty fyziky, programování a inženýrství v Doctoral Student Programme, Technical Student Programme a Summer Student Programme. Po dvou letech opět i fyzicky. Spolu s několika dalšími mám to štěstí a potěšení, že jsem byl vybrán pro účast v posledním jmenovaném programu. Jeho cílem je umožnit studentům každodenní vědeckou práci na přiděleném projektu. Dopoledne po několik týdnů vyplňují přednášky procházející výzkumnou činnost spojenou s CERN. Velkou přidanou hodnotou programu je kosmopolitní a multidisciplinárně zaměřená komunita studentů. Zkušenosti nabité během programu by účastníkům měly potvrdit či vyvrátit dosavadní rozhodnutí věnovat se vědě profesně i po dokončení studia. Doufám, že tomu tak bude i u mě. Uvidíme za tři měsíce.

Jak už jsem zmínil, do CERN po dvou letech nepřijíždějí jenom tzv. „summer students“, jak se říká účastníkům našeho programu, ale na plno se rozbíhá i největší z urychlovačů. Třetí experimentální běh (Run 3) je naplánován na čtyři roky, přičemž urychlovač poběží na historicky nejvyšší energii srážek 13,6 TeV.

Začátek „runu“ se plánuje na 5. července, což má samo o sobě velký symbolický význam. V kalendáři bylo právě 4. července 2012, když tehdejší mluvčí (vědkyně hovořící za celou vědeckou kolaboraci) experimentu ATLAS Fabiola Gianotti měla v hlavním auditoriu CERN přednášku nazvanou Status of Standard Model Higgs searches in ATLAS. V ní světu oznámila objev Higgsova bosonu dvojicí nezávislých detektorů ATLAS a CMS. Pozorování produktů rozpadu Higgsova bosonu si vysloužilo široký ohlas a vědecká komunita slavila významný úspěch, protože byla objevena částice, kterou velmi jistě předpovídal (a ke svému fungování potřeboval) dnešní model částicové fyziky, všeobecně označovaný jako Standardní.

Míru jistoty, s jakou byl tento model přijímán, jsem docenil až jako posluchač předmětu Základy teorie elektroslabých interakcí. Například prof. Hořejší ve své knize Fundamentals of Electroweak Theory (2002) o existenci Higgsova bosonu nepochybuje, přitom do jeho objevu tehdy zbýval stejný čas, jako zatím od něj uplynul. Prof. Hořejší dokonce s klidem absenci přímých měření přiznává s ohledem na nepřímá měření i fundamentální úlohu Higgsova mechanismu pro tehdejší (a dnešní) chápání fyziky světa částic. Higgsův boson byl dlouho očekávanou zásilkou, která jednoho dne konečně dorazila před dům fyzikální komunity. Ostatně hned další rok obdrželi teoretičtí otcové Higgsova mechanismu François Englert a Peter Higgs Nobelovu cenu za fyziku.

Laická veřejnost pro změnu řešila, že prezentace k takto významnému objevu byla psána fontem ComicSans v Powerpointu za využití velmi rozmanité palety barev a tvarů. Ztvárnění prezentace je dodnes opakovaně terčem kritiky a získalo neotřesitelné místo v subkultuře fyzikálních memů. To jen dokládá, že oznámení objevu Higgsova bosonu se stalo skutečnou kulturní záležitostí, která zasáhla celou společnost. Informovala o ní média po celém světě, ač jen malá část populace zřejmě dokázala docenit plnou hloubku daného objevu.

V roce 2019 byla Fabiola Gianotti zvolena generální ředitelkou CERN a je jí dodnes. Ač hlavním úkolem LHC byl objev Higgsova bosonu, jeho experimentální program běží dál. Jednak ve formě zkoumání vlastností Higgsova bosonu, jednak v jiných sektorech Standardního modelu, který je nadále prověřován a upřesňován. Současně se ověřují hypotézy tzv. Beyond standard model (BSM) teorií, avšak do současnosti se nepodařilo žádnou z nich spolehlivě prokázat. To nijak neubírá na zajímavosti těchto teorií. Bez (někdy jen dočasně) slepých uliček věda fungovat neumí.

V dalších reportážích se dotkneme alespoň některých v současnosti zkoumaných problémů i významných otázek minulých, které byly objasněny právě v CERN. Stejně tak budu popisovat průběh programu a zkušenosti z něj, snad bude příležitost udělat rozhovor s některým z tamních vědců, kteří vystudovali Matfyz a v CERN získali dlouhodobý kontrakt. „Nefyzikům“ své nadšení snad mohu přiblížit tak, že právě dostávám příležitost zasportovat si se svým vzorem nebo si promluvit s autorkou mé oblíbené knihy. Budeme na místě, kde se nejen psaly dějiny, ale i posouvaly lidské znalosti o světě okolo nás. Ovšem to nás společně čeká až po 27. červnu, kdy změním zájmeno „tam“ za „tady“.

Další články k tématu