Božská častica

Ak vesmír je odpoveďou, ako potom znie otázka?

Božská časticaToto je celý názov knihy amerického vedca, experimentálneho fyzika, nositeľa Nobelovej ceny za fyziku, Leona Maxa Ledermana (narodeného 15. Júla 1922). Leon M. Lederman (spoločne s Melvinom Schwartzom a Jackom Steinbergerom) dostal Nobelovu cenu za svoju prácu na veľmi mizivých čiastočkách hmoty, ktoré voláme neutrína v roku 1988 a knihu, pod hore uvedeným názvom spoločne so spoluautorom Dickom Teresim, vydal v roku 1993.

Ledermanova kniha cez mikrokozmos elementárnych častíc sa snaží popísať správanie makrokozmu. Dallas Morning News ju popisuje ako „najzábavnejšiu knihu o fyzike aká bola kedy napísaná“. V pozadí príbehu nášho Vesmíru ide o existenciu hypotetickej častice vo fyzike známej ako Higgsov bozón, čo je masívna elementárna častica prediktovaná štandardným modelom časticovej fyziky. Potvrdenie existencie Higgsovho bozónu znamená pre fyzikálne vedy potvrdenie našej ľudskej existencie v nekonečnosti časopriestoru. Osvetlenie jedinosti, konečnej jednoduchosti a nedeliteľnosti – akejsi bazálnej kocky Lega v stavebnici Vesmíru, sa nesie od antických čias. Bol to práve filozof Thales  z Miletu (spomínam ho trochu v inej súvislosti v článku o Ezopovi), ktorý 600 rokov pred našim letopočtom povedal, že množstvo rozličných objektov vo vesmíre musí mať základnú substanciu s jednoduchým a preklenujúcim princípom.

Materiálnej vede to „nedeliteľné“ sa predsa len podarilo rozdeliť a s príchodom superurýchľovačov dnes evidujeme celé spektrum častíc, tzv. časticovú ZOO. Nuž a čaká sa na zjednotenie (potvrdenie Thalesovho predpokladu) – objav prvotnej, primárnej častice, ktorá by tú zoologickú časticovú skrumáž mala zastrešiť v univerzálnej teórii, mala by roznietiť svetlo na konci tunela ľudskej existencie.

Ledermanov synonym pre Higgsov bozón sa veľmi rýchlo mediálne ujal, i napriek tomu, že väčšina časticových fyzikov sa k existencii Boha vyjadruje veľmi skepticky. Samotný Lederman v úvode ku svojej knihe vraví ako sa s Teresim žartovne dohadovali o jej názve. Teresi argumentoval, že si takú blamáž nemôžu dovoliť, pričom Lederman mu tvrdil, že ide iba o pracovný názov knihy. Zvyšok príbehu je vcelku očakávaný, pretože oponentov rozdelil do dvoch skupín: tých, čo veria v Boha a tých, ktorí neveria. Lederman priznáva, že boli priaznivo akceptovaní tými, čo stáli kdesi uprostred. Autor nakoniec vraví, že obidve skupiny prijali Božskú časticu a že dúfa, že ďalšie pokračovanie príbehu už bude v jeho filmovej adaptácii.

Superurýchľovač častíc – Large Hadron Collider (LHC) vo Švajčiarsku. Aby sme si uvedomili aké obrovské je zariadenie pátrajúce po tých najmenších čiastočkách hmoty, porovnajme jeho veľkosť s veľkosťou človeka stojaceho v strede.

Božská častica

Z praxe to poznáme všetci: ak chceme rozbiť kameň na menšie kúsočky hodíme ho veľkou silou o iný kameň. Fyzikálna interpretácia vraví, že kameňu dodávame energiu na prekonanie vlastných väzobných síl. Rozbiť atóm na márne kúsky – to je už poriadny oriešok. Čím teda vrhnúť jeden atóm proti druhému? Nuž, aby hodené atómy pri strete dosiahli potrebnú energiu, ktorá by narušila väzobné sily, tak na to je potrebné celkom poriadne delo. Zostrojiť takýto kanón v pozemských podmienkach je nad ľudské možnosti. Avšak máme pomerne jednoduché možnosti ako obísť konštrukciu monštruózneho dela.

Atóm sa navonok javí ako elektricky neutrálny. Bez väčšej námahy sa z neho dá „odlúpnuť“ obal tvorený elektricky negatívnymi elektrónmi, pričom zostane jadro s protónmi a naviazanými neutrónmi. Zostane jadro, ktoré je genézou nášho sveta, myšlienkových procesov pátrajúcich po zrode našej cesty, jadro preplnené fyzikálnymi záhadami, obsahujúce takmer celkovú hmotnosť atómu a čo je najdôležitejšie, elektricky pozitívne. Potom už stačí vložiť takto „olúpaný“ atóm do magnetického poľa a postupne ho urýchľovať na požadované hodnoty energie, ktoré by ho dokázali rozbiť na márnejšie kúsky ako márne. Myšlienka lineárnych urýchľovačov častíc bola veľmi rýchlo prekonaná urýchľovačmi s kruhovým obvodom. Prečo je to tak? Napadol mi pritom jednoduchý príklad z atletiky, kde atléti hádžuci kladivo sa s ním najprv roztočia a až potom ho vrhnú do diaľky. Týmto spôsobom dosiahnu ďaleko vyšších výkonov ako keby hádzali stojac na mieste. Adekvátny princíp zvýšenia výkonu využívajú kruhové urýchľovače častíc.

Božská časticaRomán IOTA som začal písať pred viac ako desiatimi rokmi. Myšlienka diela je postavená na fyzikálnej teórii, ktorá má ambíciu prekročiť hranice poznateľného a zmeniť život nás všetkých. Literárna fikcia a realizácia projektu, čo sa deje práve v týchto dňoch vo Švajčiarsku 50 m pod zemským povrchom pri Ženevskom jazere, kráčajú popri sebe, avšak rozhodne nie v duchovnej harmónii. Román IOTA sa začína Tlačovou informáciou. V dobe, keď informácia bola publikovaná v dennej tlači, sa rátalo, že jeden TeV (čítaj teraelektrónvolt) dosiahnutej energie v urýchľovači bude stáť jednu miliardu dolárov (slušná priama úmera). LHC bol projektovaný na dosiahnutie energií 7 TeV, čomu teda zodpovedala cena. Dnes sa všetko zdvojnásobilo. LHC má dosiahnuť špičkovej energie 14 TeV, pričom cena jedného TeV sa medzitým šplhá na dve miliardy dolárov. Iste, slušný biznis. Kto je v tomto procese neslušný a o čo má ísť v tomto najväčšom vedeckom dobrodružstve na našej planéte?

Možnože je to práve v pomenovaní procesu, možnože sme sa stali (mnohí z nás nedobrovoľne) svedkami očakávanej poruchy symetrie, na ktorú je zamerané celé detektívne úsilie tímov časticových fyzikov. Vedci pátrajúci po božskej častici, sa snažia Boha zaprieť. Žeby tu niekde bola skrytá primárna otázka, ktorú sa snaží evokovať Leon Lederman?

Poďme sa trochu venovať teórii – nosnému pilieru celého projektu. Štandardný model časticovej fyziky sa snaží obsiahnuť elektromagnetické, slabé a silné interakcie. Ide o tri zo štyroch síl, ktorými sa riadi naše Univerzum. Obchádza základný fenomén hmoty – gravitačnú silu, ktorá sa v našom symetrickom svete prejavuje výraznou asymetriou, nedá sa polapiť do žiadnych štandardných rovníc. Mal s ňou svojho času enormnú prácu silný duch Alberta Einsteina, ktorý sa ju snažil zahrnúť do svojej teórii relativity. Štandardný model sa zjavil v päťdesiatych rokoch minulého storočia a bol experimentálne potvrdený koncom sedemdesiatych rokov objavom kvarkov. Úspešne sa mu darí vysvetliť široké spektrum experimentálnych výsledkov a bol považovaný za dobrý základ teórie všetkého (pozri článok „Tieňový vesmír“).

Božská časticaAvšak je tu háčik, snáď by sa to dalo povedať poriadny hák. Štandardný model nezahrnuje fyziku všeobecnej relativity, gravitácie a temnej energie. Pripadá mi to akoby slepec prišiel k slonovi, chytil ho za chvost a na tomto základe sa nám snažil opísať čo je slon za zviera. Je to situácia z bežného života dôverne známa: prianie sa snaží byť otcom myšlienky. Podobný prístup vo vedeckých kruhoch nie je ojedinelý a čím ďalej sa širšie a širšie presadzuje, len preto, že v tejto ľudskej činnosti sa začína objavovať silná absencia pokory a skromnosti.

Jedným z tvorcov štandardného modelu, nositeľom Nobelovej ceny a vedcom so silnou túžbou poskytnúť ľudstvu teóriu všetkého, je americký fyzik Steven Weinberg. Dodal do hypotézy základný kameň: W a Z bozón. W značí, že sa jedná o slabé (angl. weak) interakcie a Z preto, lebo sa malo údajne jednať o poslednú časticu. W a Z bozóny boli skutočne experimentálne potvrdené. Jedná sa o veľmi hmotné častice, 100 krát ťažšie ako protón – ťažšie ako samotný atóm železa a s polčasom života 3×10-25 s.  Ich život je tak efemérne krátky, že vlastne neexistujú a sú to viac-menej virtuálne častice. Steven Weinberg je autorom knihy „Snenie o finálnej teórii“. Na jedno zabudol. Zo svojej teórie vylúčil Boha. Albert Einstein svojho času povedal, že džobom fyzikov je „čítať Boží zámer“. Prajem Stevenovi, aby pri tom snení, keď dorazí ku svojej finálnej línii, objavil to podstatné, čo z nás robí Človeka.

V roku 1993 Leon Lederman klope na dvere amerického kongresmana, aby obhájil projekt superurýchľovača. Už predtým pre jeho výstavbu bola vybratá oblasť Waxahachie v Elliskom regióne, Texas, USA. Lederman chce obhájiť vlastný americký projekt a sťažuje sa, prečo bola vybraná práve lokalita pri Ženeve vo Švajčiarsku. Vraj je tam menej reštaurácií podávajúcich rebierko, ale viac fondue. „Alebo by to bolo tým, že Ženeva sa ľahšie vyslovuje?“

Keď som čítal riadky v úvode Ledermanovej knihy, kde popisuje ako agitoval za projekt superurýchľovača v americkom kongrese akoby som čítal pasáž z knihy IOTA. Vyrazilo mi to dych. Ku knihe „Božská častica…“ som sa dostal iba prednedávnom a prvé myšlienky ku projektu IOTA som začal formovať v roku 1996. Návrat z minulosti: bol to pocit ako keď sa vám projektuje sen do skutočnosti. Človek náhle prestáva veriť vlastnému raciu a pýta sa sám seba, čo je vlastne reálny svet. (Situácia ako vystrihnutá z Matrixu.) Superurýchľovacie časticové delo pri dosiahnutí kritických energií dokáže zničiť nielen celú zemeguľu, ale i blízky vesmír a to hneď na niekoľko fyzikálne možných spôsobov.

Božská časticaV knihe IOTA sa kolaps experimentu zakladá na teórii, ktorej sa odborne vraví energetický prechod falošného a pravého vákua. Ak k tomu príde, tak počiatočný impulz sa začne šíriť rýchlosťou svetla ako nafukujúci sa balón, pričom na svojom rozhraní bude meniť všetku hmotu na energiu. V tomto modeli má celá Slnečná sústava životnosť rádovo desiatky sekúnd. O tom, že sme k tejto človekom riadenej apokalypse viac bližšie ako blízko, vravia mnohí kozmológovia, poukazujúci na to, že náš vesmír je „podchladený“. To znamená, že kozmické pozadie má iný stav energie ako by vyplývalo z teórie jeho vzniku obrovskou explóziou. Dá sa to predstaviť ako intaktné, obrovské jazero, ktoré nie je zamrznuté i napriek tomu, že vzduch okolo neho má teplotu pod bodom mrazu. Vtedy stačí iba malý popud – porucha symetrie, napr. hodiť do vody malý kamienok a jazero začne okamžite za veľkého praskotu zamŕzať. Spisovateľ s obrovskou imagináciou – Jules Verne, popísal adekvátnu situáciu vo svojom románe „Vynález skazy“. Množstvo jeho futurologických románových vízií prišlo ku svojmu reálnemu naplneniu. Román IOTA vidí pozitívne východisko v osobe vesmírneho strážcu, ktorý v poslednom momente dokáže odvrátiť nekontrolovaný nárast energie protibežných zväzkov protónov v superurýchľovači s prezývkou BigBoy a technickými parametrami veľmi podobný tomu, ktorý obhajoval Leon Lederman. Ten Ledermanov má prezývku Desertron, dnes je realitou s väčším výkonom ako LHC.

Large Hadron Collider (LHC) blízko Ženevy zamestnáva 6500 vedcov z 80 krajín sveta, ale rovnako zamestnáva množstvo oponentov, ktorým nie je ľahostajný osud Zeme. Pravdu povediac, ak by k tejto katastrofe naozaj prišlo, tak na to, aby sme si ju uvedomili, budeme mať asi toľko času ako je polčas života W a Z bozónu. Možno k nám bude Vesmír milostivý a naozaj vyšle svojho strážcu.

Božská časticaKde leží problém?

V roku 2008 skupina LHC Kritikov zo Švajčiarska, Nemecka, Rakúska dala podanie proti spusteniu „superkanóna“ na Európsky súdny dvor pre ľudské práva. Zdá sa, že neuspeli, pretože „delo“ vystrelilo a strieľa svoje protónové projektily proti sebe i naďalej.

Myslím si, že proklamovaná otázka v názve Ledermanovej knihy znie: „je túžba tisícov vedeckých autorít skutočne úprimná, spájajúc v sebe prvky kontemplatívnosti a inteligencie?“, „či tá snaha osvetliť existenciu človeka v tomto časopriestore je autentická, spojená s duchovnými hodnotami, ku ktorým má nevyhnutne dospieť?“ Len potom sa dozvieme, či Vesmír je tou ´odpoveďou´. Inak nám nezostane čas, ani povedať si posledné zbohom.

Božská častica

Dokumentárne fotografie sú zo stránok Wikipédie, ilustračné obrázky sú pôvodné, spracované programom Photoshop.

About Milan Turek

science beyond borders, literature, photography, PhD in biophysics
This entry was posted in Cognitive sciences, Univerzum and tagged , , , , , , . Bookmark the permalink.

2 reakcie na Božská častica

  1. jkerut hovorí:

    Dobre a vystizne napísané. Chel by som len podotknút, ze fyzika sa vsetkými týmito úvahami o poslednej castici zarýva do akéhosi bahna chaosu. Bez pomocnej ruky, ktorá by ju z tejto nestastnej situácie vytiahla je odkázaná na pomalý zánik. Avsak vieme dobre, ze chaos je dobrý pre vznik novej kvality, takze musíme dúfat ze ju aj coskoro zazijeme. Myslím tú novú kvalitu v poznaní nielen vzniku vesmíru, ale aj nasej vlastnej existencie.

  2. elizabethin hovorí:

    kedze som studovala fyzikalnu chemiu, tak mi to aj nieco hovori :-))
    ale chcem len obdivne povedat waw na tu fotku LHC
    hm hmm len toto vsetko nie je take reovlucne ako ked vysli hawkingove knihy :-)) aj ked je to zaujimave :-))

Pridaj komentár

Zadajte svoje údaje, alebo kliknite na ikonu pre prihlásenie:

WordPress.com Logo

Na komentovanie používate váš WordPress.com účet. Log Out / Zmeniť )

Twitter picture

Na komentovanie používate váš Twitter účet. Log Out / Zmeniť )

Facebook photo

Na komentovanie používate váš Facebook účet. Log Out / Zmeniť )

Google+ photo

Na komentovanie používate váš Google+ účet. Log Out / Zmeniť )

Connecting to %s