„Keď sa tam dolu stratíte, nevadí, aspoň nakŕmime Godzillu, čo tam chováme,“ hovorí nám s úškrnom fyzik Peter Chochula, keď nám podáva čipy na vstup do experimentu ALICE v najväčšom urýchľovači častíc v CERNe. 

Stojíme pred presklenou kabínkou so žltými dverami. Každý priloží čip k dverám, vojde a zostane nehybne stáť v kabínke, kým sa mu neotvoria dvere na druhej strane. „Toto zariadenie kontroluje, či vstupuje človek alebo materiál,“ vysvetľuje Chochula. Keď všetci úspešne prejdeme kabínkou, čaká nás 50-metrová cesta výťahom nadol. 

Slovenský fyzik pred výťahom prízvukuje, že čipy nesmie nikto stratiť. „Ak by sa tak stalo, budú ho musieť naši ľudia nájsť. A kým ho nenájdu, nemôžu spustiť urýchľovač,“ pokračuje. S touto myšlienkou vstupujeme do nie príliš priestranného výťahu, ktorým sa spustíme „ku Godzille“. 

Namiesto zmutovaného tvora nachádzame dolu niečo iné, ohromujúce – priestor akoby obrovskej jaskyne, uprostred ktorej je niečo, čo by mohlo byť kozmickou loďou aj rozostavaným diaľničným tunelom. Pred očami máme jeden z najkomplikovanejších strojov, ktoré postavil človek a ktorý – veľmi jednoducho povedané – fotografuje veci, ktoré sa stali milióntinu sekundy po vzniku nášho vesmíru. Vitajte v CERNe. 

Naspäť v škole 

Vráťme sa o deň dozadu, je štvrtok dopoludnia a my máme za sebou francúzske raňajky a zhruba polhodinovú prechádzku z hotela do centrály CERNu. Keby bolo pekné počasie, počas kráčania z mestečka Saint Genis Pouilly vo Francúzsku do ženevského predmestia Meyrin by sa nám v diaľke ukázal Mont Blanc. Pre hmlu sme však videli len kolónu áut, ktorá ráno smerovala do Švajčiarska. 

Hmlu v našich vedomostiach o jadrovej fyzike sa snaží rozptýliť spomínaný Peter Chochula, ktorý pôsobí v CERNe vyše dvadsať rokov ako zástupca koordinátora pre kontrolný systém na experimente ALICE. Zároveň je „poštárom“ medzi riaditeľstvom CERNu, veľvyslanectvom a slovenským ministerstvom. 

Sedíme v jednoduchej zasadačke, kde nám pripravil vstupnú prezentáciu. 



CERN je Európske centrum jadrových výskumov, založené v roku 1954. Dnes má 23 členských štátov, naposledy medzi ne pribudlo Srbsko, ďalšie krajiny majú štatút asociovaných a pozorovateľských. CERN je zároveň pozorovateľom pri OSN. 

CERN je najväčšia medzinárodná výskumná organizácia na svete, má 2 600 zamestnancov. Približne 1 800 členov ďalšieho personálu a 14 000 užívateľov. Rozpočet je zhruba jedna miliarda eur ročne. Slovensko platí približne pol percenta z ročného rozpočtu CERNu.

Misiou CERNu je: 
- odpovedať na otázky, ako vznikol a ako funguje vesmír,
- vývoj a prenos technológií a vedomostí medzi spolupracujúcimi inštitúciami,
- spájanie vedcov z celého sveta (V lete organizujú študentský program pre asi 300 študentov. Stierajú sa animozity medzi národnosťami, mali napríklad izraelsko-palestínsku akciu.), 
- vzdelávanie – CERN neudeľuje tituly, ale dajú sa tu robiť práce. 

CERN sa nachádza na území dvoch štátov – Švajčiarska a Francúzska. Priamo v areáli sa nachádza hraničný kameň. Sídlo je na predmestí Ženevy – jedného z najbohatších miest na svete. Toto miesto nebolo vybrané náhodne. Po druhej svetovej vojne bol záujem rehabilitovať jadrovú fyziku a tento región bol jeden z mála akceptovaných. Výhodou nie je len politická stabilita, ale aj geologická. CERN a jeho najväčší urýchľovač častíc – 27 kilometrov dlhý LHC, leží v podzemí medzi pohorím Jura a Alpami, kde niet vulkanickej činnosti ani zemetrasení. 

CERN bol založený s cieľom výlučne bezpečného mierového výskumu, ktorého všetky výsledky sú verejne publikované. Na množstvo špekulácií o jeho bezpečnosti satiricky reaguje webstránka s názvom, či už LHC zničil svet. Po kliknutí sa dozviete aktuálnu odpoveď. Len na okraj, podľa fyzikov k nám z vesmíru dopadajú častice kozmického žiarenia s podobnou a väčšou energiou, a zatiaľ nás nezničili. 

Samotnou kapitolou sú v CERNe počítače. Používajú 230 000 procesorových jadier v 15 000 serveroch, ktoré poskytujú 24-hodinový servis. Dáta posielajú do siete WLCG (World-wide Computing Grid), ktorá má 900 000 jadier a tvorí ju 170 centier v 42 krajinách. Tie dostávajú dva milióny úloh denne. Dve takéto centrá sú aj na Slovensku. Surové dáta z CERNu sa nahrávajú na magnetické pásky. V CERNe majú úložnú kapacitu viac ako 100 petabajtov dát. Reálne pásky s dátami si môžete kúpiť ako suvenír. 

CERN sa chváli mnohými technológiami, ktoré vznikli v jeho réžii. Napríklad dotyková obrazovka bola vyvinutá v CERNe na riadenie urýchľovačov. Alebo sieť world wide web. Medicína je ďalšia oblasť, ktorá využíva urýchlené častice, či už na zobrazovanie, alebo na liečenie nádorov.

Priamo platených CERNom je 14 Slovákov. Dokopy všetkých Slovákov je tu 138. Niektoré komponenty LHC a experimentov boli vyrobené na Slovensku, napríklad komory, ktoré boli použité v experimente ALICE. 



Na snímke hore Peter Chochula vysvetľuje základné fakty, dolu areál CERNu.


Peter Chochula nám pripomína, čo sme sa učili kedysi v škole. Že vesmír vznikol zhruba pred 14 miliardami rokov veľkým treskom. V prvej etape bol však vesmír horúci, takže neprenikalo cez neho svetlo. Preto sa nemôžeme teleskopmi pozrieť na úplný začiatok. 

Ak chceme vedieť, čo sa dialo pri vzniku nášho sveta, musíme si to zopakovať, a to sa dá práve v CERNe. „V urýchľovači panujú podmienky, ktoré boli asi milióntinu sekundy po vzniku vesmíru. Vytvárame si kvapôčku pôvodnej hmoty a necháme ju rozpínať a čakáme, čo sa s ňou stane. Ako sa začnú rodiť častice a ako sa správajú,“ opisuje ďalej fyzik. 

Aby sme sa mohli vybrať na miesta, ktoré tieto javy skúmajú, musíme si zopakovať zopár lekcií fyziky. 

V skratke – súčasné poznatky o stavbe nášho sveta (odbornejšie štandardný model kvantovej fyziky) hovoria, že základné „lego kocky“, z ktorých je postavený svet, tvorí šesť kvarkov a šesť leptónov. Z nich sa dajú poskladať častice ako protóny a neutróny, ktoré sú v jadrách atómov. 

Aby to celé fungovalo, prítomné sú aj sily, ktoré majú tiež svoje častice. Tzv. silná sila má gluóny, vďaka ktorým kvarky zostanú v protóne. V prípade slabej sily sú to W a Z bozóny, ktoré spôsobujú, že častice sa predsa len niekedy rozpadnú (korene rádioaktivity). Elektromagnetická sila, ktorú používame denne, je prenášaná fotónmi. A napokon máme gravitačnú silu, ktorá je prenášaná zatiaľ hypotetickými gravitónmi. 

Základné častice, z ktorých je náš hmotný svet. Foto: Dominguez, Daniel / CERN

Sme z odpadu

CERN začal skúmať tieto častice už pred desiatkami rokov. V 80. rokoch vybudovali 27 kilometrov dlhý urýchľovač LEP, v jeho tuneli je teraz najznámejší urýchľovač LHC. 

LEP potvrdil, že existujú tri rodiny častíc. Stále však vedcom chýbal Higgsov bozón, teda častica, ktorá je prejavom Higgsovho poľa. To vypĺňa vesmír a interakciou s ním nadobúdajú častice hmotnosť. 

V 60. rokoch predpovedal existenciu tohto bozónu Peter Higgs, ale urýchľovač LHC ho našiel až v roku 2012. 

Nemálo sa v súvislosti s CERNom hovorí o antihmote, za čo sa môžu fyzici „poďakovať“ najmä Danovi Brownovi a jeho Anjelom a démonom. Peter Chochula nám vysvetľuje, že žiadne zničenie Vatikánu nehrozí, pretože je zatiaľ nemožné vyrobiť dostatočné množstvo antihmoty a tiež je veľmi ťažké ju uchovať. 

Antičastice sú častice s rovnakými vlastnosťami, ale opačným nábojom ako častice. Keď sa stretne častica so svojou antičasticou, tak anihilujú, pričom vyžiaria fotóny a zaniknú. V CERNe vedia antičastice vyrobiť, dokonca vyrobili aj antiatóm (antivodík). „V roku 2011 v experimente Alpha sme dokázali udržať ,pri živote‘ antihmotu dvadsať minút,“ vysvetľuje Chochula.  

Prečo je pre vedcov v CERNe zaujímavé štúdium antihmoty? Dúfajú, že im pomôže pri výskume záhadnej asymetrie medzi hmotou a antihmotou. Ide o to, že podľa všetkých predpokladov malo v ranom vesmíre vzniknúť toľko antihmoty, koľko je hmoty, lenže hmoty bolo o trošku viac. „Na každú miliardu antičastíc bolo o jednu časticu hmoty viac, potom tá miliarda antičastíc anihilovala s miliardou častíc a ten maličký odpad, čo zostal, z toho sme my,“ hovorí Chochula. Hmota v súčasnom vesmíre je produktom tejto asymetrie, ale jej mechanizmus nepoznáme. 

Tajomstiev, ktoré by chceli v CERNe poodhaliť, je ešte viac. 

Štúdiom galaxií sa zistilo, že existuje niečo, čo im zabraňuje rozletieť sa, hoci sa točia veľmi rýchlo a mali by sa rozpadnúť. „Drží ich pokope gravitácia, no tá musí pochádzať z niečoho, čo nevidíme. Nazvali sme to temnou hmotou,“ pokračuje Chochula. Hmota a temná hmota však netvoria celý vesmír. Zvyšok by mal byť vyplnený niečím, čo vedci nazvali temná energia. Tá nemá lokálne gravitačné účinky, ale núti vesmír rozpínať sa stále rýchlejšie.  

Ako sme na tom s poznaním toho, čo tvorí vesmír:
5 % hmota (poznáme)
27 % temná hmota (pôsobí gravitačne a nevieme o nej nič) 
68 % temná energia (vesmír sa kvôli nej rozpína a nevieme o nej nič) 


Z prednáškovej miestnosti mierime na zariadenie ISOLDE. Všímame si budovy v areáli, ktoré sú rozmiestnené pomerne chaoticky. Vedľa budovy s číslom 26 stojí iná s označením 602. Človek by čakal väčší systém, ale domáci sa zrejme musia popasovať aj s takouto výzvou. 

Keď už sme pri budovách, márne by ste čakali ultramoderné priestory ako v najnovších filmoch. V CERNe to na mnohých miestach vyzerá podobne ako na slovenských univerzitách či internátoch. 

Na jednej z chodieb sa zastavujeme pri nasvietenej pamätnej tabuľke, ktorá okoloidúcim pripomína, že na tomto mieste vznikol web. Vedci z CERNu ho pôvodne využívali na komunikáciu medzi sebou, dnes si bez neho nevieme predstaviť život. 

Miesto, ktoré pripomína, že v miestnostiach tejto chodby vznikli všetky technológie world wide web.   

Do CERNu na Tatre

Prichádzame do budovy ISOLDE, ktorá je miestom viacerých experimentov. Nie je tu kruhový urýchľovač, ale nastáva tu niečo iné. 

Veľký hadrónový urýchľovač LHC (Large Hadron Collider) dokáže akceptovať len asi desatinu percenta všetkých protónov, ktoré na začiatku celého procesu urýchľovania vzniknú. Bola by škoda zvyšok vyhodiť, preto tieto častice vovedú do zariadenia ISOLDE. Príde sem až 60 percent protónov. Tu vo veľkej rýchlosti narazia do prekážky, ktorou je kus kovu. 

Hoci protóny majú v ISOLDE tisíckrát menšiu energiu ako v najväčšom urýchľovači LHC, keď trafia jadrá spomínaného kovu, ktorý tu volajú terčík, je z toho poriadny masaker. „Výsledkom je polovica Mendelejevovej tabuľky prvkov aj so všetkými izotopmi,“ hovorí nám ďalší slovenský fyzik, ktorý sa podieľa na experimentoch v CERNe Martin Venhart. 

Izotopy sú mutácie daného chemického prvku, ktoré sa od seba líšia počtom neutrónov v jadre.

ISOLDE je miesto, kde sa takýmto spôsobom dajú vyrobiť aj rádioaktívne izotopy, teda prvky s nestabilným jadrom. „Manipulácia so spomínanými terčmi je možná výlučne pomocou robotov,“ ozrejmuje Martin Venhart s tým, že z hľadiska radiácie ide o jedno z najnebezpečnejších miest v inak bezpečnom CERNe. Vedú do neho dvere, kam sa podľa jeho slov odvážia ísť iba „najväčší frajeri“. Roboty, ktoré obsluhujú miesto zrážky protónov s kovmi, musia vydržať fungovať desiatky rokov.

V CERNe vedia, ako z terčíka dostať konkrétny izotop von, aby pokračoval ďalej až na miesto, kde na neho čakajú fyzici a ich meracie zariadenia. „Dostať sa s experimentom sem, znamená byť v prvej lige v jadrovej fyzike,“ opisuje exkluzivitu miesta Venhart. 

Nás zaujíma spektrometer Tatra. Je to zariadenie slovenskej výroby, ktoré naši vedci pod vedením Martina Venharta „napoja“ na koniec ISOLDE. Tatra má štyri detektory – Gerlach, Kriváň, Chopok a Ďumbier. V jej vnútri je magnetická páska. 

Rádioaktívne jadrá, ktoré letia od terčíka, sa zastavia na páske. „Keď priletia, vytvoria na páske rádioaktívnu škvrnu, páska sa potom posunie pod detektory a tam čakáme. Detektory sa pozerajú a vytvárajú obraz chvíle vzniku nových jadier, v našom prípade zlata, lebo ortuť sa mení na zlato,“ vysvetľuje ďalej Venhart. 

Kto by chcel skríknuť, že sen alchymistov vyrobiť z olova zlato je v tomto prípade splnený, má smolu. Ako upozorňuje fyzik zo Slovenskej akadémie vied, takáto výroba zlata má viacero háčikov. Prvý je ten, že ide len o atómy, druhý – toto zlato je rádioaktívne a do tretice – cena jeho výroby nedovolí nikomu na tom zbohatnúť. 

Ak nie zlato, čo teda z toho majú naši vedci? 

Atómové jadrá nie sú guľaté a dodnes nevieme prečo. To isté jadro môže zaujať rôzne tvary, väčšina jadier má tvar lopty na britské ragby. „Jediná chvíľa, kedy jadro niečo prezradí o svojom tvare, je pri jeho vzniku. V tej chvíli emituje žiarenie, ktoré nesie informáciu aj o tvare jadra. Musíme vystihnúť moment, keď jadro vzniká, a ten moment sa volá rádioaktívny rozpad,“ hovorí Venhart. To je chvíľa, kedy sa oči slovenskej Tatry pozerajú.

Miesto experimetov na zariadení ISOLDE. 

Martin Venhart pri mieste, kde sa napojí Tatra. V Bratislave ju musia rozobrať, naložiť do dodávky a potom majú päť dní na to, aby ju na tomto mieste spojazdnili. Raz museli v tuneli popod Mont Blanc francúzskym policajtom vysvetľovať, čo vezú. V transportnej podobe totiž môže Tatra pripomínať protitankový kanón. 

Terčík. Keď do neho narazia protóny, vzniknú izotopy. Terč je kus kovu, môže to byť urán, Martin Venhart používa olovo. 

 Dvere, kam môžu iba odvážni a roboty. 

Prečo je Tatra výnimočná

Spektrometer Tatra vyvolal v CERNe ohlasy. Martin Venhart nám rozpráva, ako sa to celé stalo. 

Keď dostali ako malá skupina schválenie urobiť svoj experiment na ISOLDE, vedeli, že musia urobiť čosi neobvyklé. Začali konštruovať systém proti všetkým zaužívaným zvyklostiam. Použili kovové pásky, čím dosiahli vo vnútri zariadenia tisíckrát nižší tlak ako konkurenti. To Venhartovmu tímu umožnilo použiť špeciálne detektory. 

Prečítajte si aj rozhovor s Martinom Venhartom: Hľadáme cesty, ako náš výskum využiť v medicíne

Priam bizarne pôsobí príbeh o tom, ako takýto detektor našli. Venhartov kolega, profesor z Liverpoolu, je výborný tanečník spoločenských tancov a veľmi túžil ísť na ples do Viedne. Keď mu to slovenský kolega splnil, počas večera sa dali do reči aj o práci. Profesor mu spomenul, že majú detektor, ktorý je komerčne dostupný, ale z komunity fyzikov mu nikto neverí. Ponúkol sa, či by ho nechcel Venhart použiť na experimente Tatra. Pikoškou je, že tento rozhovor sa udial v miestnosti, kde v roku 1811 Napoleon požiadal cisára Františka I. o ruku princeznej Márie Lujzy.

Martin Venhart súhlasil, hoci podľa vlastných slov tiež zariadeniu až tak neveril. Výsledok bol ohromujúci. „Ako keď si nasadíte okuliare. Začali sme vidieť žiarenie oveľa ostrejšie. Vďaka tomu sme rozriešili problém vývoja deformácie zlata, na ktorom pracovali 30 rokov dve špičkové skupiny, jedna z Francúzska a druhá z USA. Ich detektory nevideli dosť ostro,“ povedal Venhart. Spektrometer Tatra so spomínaným detektorom sa dnes stal pre celú jednu triedu v jadrovej fyzike nutnosťou. 


Vystupujeme z výnimočnej Tatry a ideme na obed. Už vopred nás upozorňujú, že to bude trma-vrma. A veru je. Bratislavská IKEA je v sobotu na obed ľudoprázdna oproti tomu, čo vidíme. Keď sa má niekoľko tisíc ľudí najesť za dve hodiny, nemôže to byť inak. Napokon sedíme za pingpongovým stolom, nebolo totiž miesta a oddychujeme od návalu vedomostí z fyziky. 

Najdrahší kolotoč na planéte

Po obede nasadáme do mikrobusu a konečne smerujeme na samotný urýchľovač LHC. O chvíľu uvidíme špeciálne miesto, kde sa častice zastavujú. Ako sa však celý proces vlastne rozbieha? 

Všetko sa začína vo fľaši s vodíkom, ktorý sa zbaví elektrónov, takže zostanú protóny. Tie vojdú do prvého urýchľovača. Kým sa dostanú do dráhy 27-kilometrového LHC, prejdú ďalšími, menšími urýchľovačmi. Je to ako v aute, po naštartovaní nezaradíte hneď piaty či šiesty prevodový stupeň. 

Časticiam sa dodáva energia a rýchlosť elektrickým poľom. Sú ako deti na kolotoči. Po každom kruhu dostanú do chrbta „šťuchanec“ v podobe 16 miliónov voltov, a tak postupne naberajú rýchlosť. 

Urýchlenie trvá zhruba 20 minút, až kým častice letia prakticky rýchlosťou svetla, teda 300-tisíc kilometrov za sekundu. To znamená, že 27-kilometrový okruh obehnú jedenásťtisíckrát za sekundu. Letia v dvoch zväzkoch, ktoré pozostávajú z húfov častíc, akoby maličkých vagónov, v každom húfe je sto miliárd častíc. Vagóniky sú od seba vzdialené len sedem metrov. Naraz ich pod zemou letí v jednom zväzku 2 888. Celý zväzok má energiu 400-tonového vlaku, ktorý ide rýchlosťou 50 km/h.

Častice letia v dvoch vákuových rúrach – v každej opačným smerom. Na štyroch miestach (ATLAS, ALICE, CMS a LHCb) sa častice vychýlia tak, aby mohlo prísť k zrážke. Zo sto miliárd častíc v jednom zväzku sa však zrazí len 20 až 30, zvyšok pokračuje. Spolu dochádza na štyroch interakčných bodoch k zhruba 600 miliónom zrážok za sekundu. 

„Tento stroj je skutočne na limite, pričom keď sa zrážajú jadrá olova, vytvárame teplotu asi 200-tisíckrát vyššiu, ako je teplota v strede Slnka,“ opisuje fungovanie LHC Peter Chochula. 

Nič z toho by sa nedalo uskutočniť bez obrovských magnetov. Práve magnety „zatáčajú“ zväzky častíc po uzavretej dráhe. Tieto magnety musia byť schladené na teplotu nižšiu, ako je v otvorenom vesmíre. Na to zase potrebujú 10-tisíc ton kvapalného dusíka a 120 ton tekutého hélia. Až potom môžu magnety viesť prúd do 13-tisíc ampérov. 

Takto blízko sme sa dostali k urýchľovaču LHC. Spodné dve rúry – v nich obiehajú zväzky v protichodným smeroch, vrchná rúra vľavo je odklon, ktorý smeruje do miesta, kde sa zastavia. V zadnej, veľkej rúre je hélium na chladenie magnetov.  

Tunel LHC sa podobá na metro. Dolu nemôže byť nik, keď bežia v urýchľovači zväzky častíc. Bez zosnímania sietnice oka sa pracovníci dolu nedostanú a naopak, ak je niekto dolu, nespustí sa urýchľovač. 

Ďalej sa už nedostaneme. Modré magnety odkláňajú zväzok, aby obiehal v približnom kruhu. Na vrchu vidno trubicu, v ktorej je odklonený zväzok. 

Zabrzdiť Boeing za menej ako sekundu

Z mikrobusu vidíme francúzsky vidiek a pasúce sa kravy, až vchádzame do lesa. Za malou rampou je vrátnica a jedna väčšia budova. Nachádzame sa na tzv. bode 6, čo je miesto na urýchľovači, kde častice pod dohľadom špičkových fyzikov zastavia. 

Nie je to úplne špás, keďže zväzky v urýchľovači letia energiou, ktorá zodpovedá kinetickej energii 70-tonového lietadla pri rýchlosti 360 km/h, čo je zhruba energia bežného Boeingu 737. A zabrzdia za 89 mikrosekúnd. 

Slovák Viliam Senaj pracuje v CERNe už 12 rokov a má na starosti generátory, ktoré zabezpečujú prehodenie zväzku z normálnej dráhy na trajektóriu, ktorá končí v mieste, kde častice zastavia. Všetko sa to deje rýchlo, pretože „vagóniky“ častíc idú za sebou v obrovských rýchlostiach. Špeciálne magnety majú čas len tri mikrosekundy, počas ktorých musia prehodiť zväzok ako na železničnej výhybke. 

Pomyselný vlak častíc skončí na slepej koľaji, na konci ktorej narazí do osem metrov dlhého cylindra, ktorý je z grafitu a má priemer 70 centimetrov. 

Na to, aby dokázali zastaviť zväzky, potrebujú 50 generátorov a na zastavenie dvoch zväzkov vynaložia prúd asi milión ampérov pri napätí 30 000 voltov. 

Dump – ako sa po cernovsky volá zastavenie zväzku – sa robí viackrát za deň. Pravdepodobnosť, že sa nepodarí zastaviť zväzok častíc, je jedna k desať miliónom. Keď počujeme tieto slová, odľahne nám a môžeme sa pokojne vrátiť do centrálnej časti CERNu. 

Čaká nás ešte návšteva expozície pre návštevníkov, večera a rozhovory s našimi vedcami. 

Ako cibuľa 

Druhý deň návštevy začíname na experimente ALICE, kde sa zrážajú častice. Ako sme spomenuli v úvode textu, jeho rozmery sú ohromujúce. Rovnako zaujímavé sú informácie, ktoré nám sprostredkováva Peter Chochula. 

Do tunela s urýchľovačom môžeme ísť len preto, že aktuálne je LHC na dva roky v odstávke. 

„Keď sa ide plniť urýchľovač časticami, nikto nesmie byť dolu. Tunelom prejde patrola, ktorá skontroluje, či tam niekto nie je,“ hovorí Chochula. 

Potom naplnia LHC zväzkami častíc a nasledujúcich desať hodín všetko beží automaticky. 

ALICE sa zameriava na zrážky častíc olova, pri ktorých vzniká už spomenutá kvark-gluónová plazma, akási hustá polievka, ktorá existovala milióntinu sekundy po vzniku vesmíru. 

Práve v tomto momente sa začína úloha ALICE, lebo vznikajú nové častice. „Keď zrazíte dve autá, vyletí z nich volant, sedadlá či motor, no ak vo svete kvantovej fyziky obrazne zrazíte dve autá, vyletí lokomotíva aj lietadlo a ďalších dvadsať áut,“ vysvetľuje Peter Chochula princíp, z ktorého čerpajú miestne experimenty. 

ALICE je ako cibuľa. Jej vrstvy tvorí 20 rôznych detektorov. Vzniknuté častice postupujú detektormi, ktoré zaznamenávajú ich vlastnosti. Je to vlastne fotoaparát, ibaže je veľký ako panelák. 

Úplne v strede, najbližšie k zväzku, je kremíkový detektor, ktorý zmeria polohu častice. Potom častice pokračujú do veľkej TPC komory, kde je plyn a veľké napätie. Častica v tejto komore ionizuje a uvoľňuje elektróny, ktoré sa zachytia na jej okrajoch. Takáto komora bola vyrobená v Bratislave.

Priamo na detektore sú procesory, ktoré komprimujú dáta. Spolu potrebujú 250-tisíc počítačových procesorov. 

Celý kolos funguje v extrémnych číslach. Počítačové čipy, ktoré majú hrúbku ľudského vlasu, produkujú obrovské teplo. Na každej strane komory je výkon 63 kW – pre porovnanie, domáca piecka má 2 kW. Zospodu je zase detektor, ktorý má -20 stupňov, takže zariadenie pražia aj mrazia zároveň. 

Väčšina častíc, ktoré sa „narodia“ v ALICE, v nej aj zostane. Častice zvané neutrína však prejdú všetkým a pokračujú ďalej, trebárs až na Mars. 

CERN pri jednom experimente zámerne produkoval neutrína a posielal ich zemskou kôrou viac ako 700 kilometrov južne do Talianska, kde ich zachytili vedci z centra v Gran Sasso.

Po jednom vstupujeme k výťahu v experimente ALICE. 

Sme v hĺbke zhruba 50 metrov. 

ALICE – trubica, v ktorej letia zväzky častíc, je vybratá. V strede experimentu je kremíkový detektor a okolo neho TPC komora, ktorá je teraz tiež vonku. V experimente ALICE namerali najvyššiu teplotu vo vesmíre, ktorá existovala len tesne po narodení vesmíru.

Červený magnet je najväčší teplý magnet na svete. Váži ako Eiffelova veža, keď beží urýchľovač, zavrie sa. Zvyšok sa vyplní betónovými kockami. 

Pohľad zboku. 

Zadná strana ALICE. Majú tu 7 000 kilometrov kabeláže.

A toto je výsledok: Jedna z prvých snímok zrážky častíc v LHC zaznamenaná na ALICE v novembri 2010. Foto: Weber, Steffen Georg: Technische Universitaet Darmstadt (DE) / CERN

Jedno z najchladnejších a najprázdnejších

V CERNE hovoria, že sú posadnutí magnetmi. Magnety sú kľúčové pre usmernenie častíc. Keďže do magnetov púšťajú extrémne silný prúd, za normálnych okolností by sa roztavili. Preto musia používať supravodivé materiály. V špeciálnej hale magnety ochladia na teplotu blízku absolútnej nule (– 273,15 stupňa), čím stratia odpor a zvládnu potrebný prúd. 

Najväčších magnetov, tzv. dipólov, majú viac ako 1 200 a jeden váži 36 000 kilogramov. Sú dlhé 16 metrov a umiestnené s presnosťou 100 mikrónov, čo je hrúbka ľudského vlasu. A kto ich ukladá? Robot vyrobený na Slovensku.  

Okrem precíznej starostlivosti o magnety musia z urýchľovača vysať vzduch, aby letiace častice nenarážali do častíc vzduchu. „Keď ho vyprázdnime, vzduch má objem svätopeterskej katedrály,“ približuje Peter Chochula. 

Urýchľovač LHC je tak jedno z najchladnejších miest vo vesmíre s vákuom ako v medzihviezdnom priestore. Keď stojíte pri ňom a počúvate všetky tie šokujúce fakty, vyráža to dych. Keď to ako-tak absorbujete, poobzeráte sa na veci okolo seba a vtedy príde druhý úžas. Nad tým, čo bol človek schopný vytvoriť len preto, aby sa pozrel bližšie na svet okolo nás. 

Ďalšie zaujímavosti: 

Iba dva razy museli vypnúť najväčší urýchľovač LHC kvôli VIP návšteve: raz pre indickú princeznú a druhýkrát pre nášho prezidenta Ivana Gašparoviča.  

CERN spotrebuje toľko energie ako celý kantón Ženeva, čiže približne polovicu jedného bloku jadrovej elektrárne. 

Moduly ako experiment ALICE vážia stovky ton, ich časti sú uložené s presnosťou ľudského vlasu. Pritom sú vyrobené v rôznych krajinách, napríklad v Nemecku či v Taliansku. 

V pláne je výstavba nového urýchľovača FCC, ktorý by mal merať sto kilometrov. 

Urýchľovač LHC bol spustený bez generálneho testu (častice do neho skúšobne nepustili). Vedenie CERNu zavolalo novinárov na ostrý štart – a fungovalo to. 

Experiment ATLAS spustil v roku 2006 najväčší magnet na svete, ktorého energia zodpovedá 10-tisícom áut, ktoré idú rýchlosťou 70 km/h. 



Vozíky v tuneli urýchľovača LHC.


Súčasťou CERNu je expozícia Microcosm, ktorá je celoročne prístupná verejnosti. 


Hmlová komora, kde vidno dráhy častíc z kozmického žiarenia. Ako to, že ich vidíme? Princíp je rovnaký ako pri skondenzovanej pare za lietadlom. Častice zanechajú v prostredí stopu.

Čítacia komora experimentu ALICE – je to detektor, ktorý sa používa aj v medicíne, a tento konkrétny bol vyrobený v Bratislave. 

Vľavo historická bublinová komora Gargamelle. Bola naplnená horúcou kvapalinou, ktorou keď preletí častica, uloží energiu pozdĺž svojej dráhy, takže vytvorí bublinky. Keď si komoru nasvietime, vidíme ich a môžeme ich cez diery naboku fotiť. V pozadí riaditeľstvo CERNu. 

Expozícia Globe zahŕňa aj náučné filmy.  

Foto – Pavol Rábara. Titulná fotografia: Maľba na budove experimentu ATLAS, ktorý objavil Higgsov bozón. 

Pozrieť diskusiu

Fungujeme vďaka finančnej podpore našich čitateľov a pravidelných podporovateľov. Ďakujeme.

Podporte nás aj vy, aby sme vám mohli priniesť ďalšie kvalitné články.

Podporiť pravidelnou sumou Podporiť jednorazovo