Nejhlubší tajemství hmoty odkrývá urychlovač LHC – už 10 let

S délkou 27 kilometrů a několika detektory o velikosti činžovního domu představuje Velký hadronový urychlovač (LHC) skutečného obra. Jeho posláním je přitom zkoumat částice, jež se naopak svými rozměry blíží nicotě. Největší a nejvýkonnější urychlovač částic na světě byl do zkušebního provozu uveden 10. září 2008.

Urychlovač tvoří kruhový tunel umístěný v hloubce 50 až 150 metrů pod zemí. Nachází se na území mezi pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem ve Švýcarsku. Za téměř tři miliardy eur (asi 74 miliard Kč) ho vybudovala Evropská laboratoř jaderného výzkumu (CERN) s cílem zkoumat elementární částice, z nichž se skládá nám známý svět.

Jednou z cest k tomuto poznání je simulovat podmínky, jaké panovaly ve vesmíru bezprostředně po jeho zrodu. A právě to je úkolem obřího urychlovače. Principem svého fungování připomíná obří centrifugu, která dokáže pomocí silného magnetického pole udělit vysokou rychlost tenkému svazku iontů olova či protonů. Přesněji řečeno jde obvykle o dva svazky, z nichž každý obíhá opačným směrem. 

Po získání potřebné rychlosti se potom paprsky čelně srazí, při čemž vznikne sprška nových částic, mezi nimiž vědci hledají důkazy svědčící o existenci dosud pouze předpokládaných, či dokonce zcela neznámých entit.

Hra s náhodou

Kinetická energie každého svazku protonů v urychlovači má hodnotu sedmi teraelektronvoltů (TeV). Pro představu: kinetická energie letícího komára dosahuje přibližně jednoho TeV. Na první pohled tedy není energie udělená částicím v urychlovači nijak velká. Rozdíl je v tom, že proton je o 12 řádů menší než komár a tomu odpovídají i důsledky, které pro něj srážka má.

Mimochodem, vzhledem k zanedbatelným rozměrům protonů je pravděpodobnost jejich srážky mimořádně malá. Vědci ji přirovnávají k pravděpodobnosti, že se dvě jehly vystřelené ze vzdálenosti deset kilometrů proti sobě střetnou uprostřed letu.

Pracovník urychlovače částic
Zdroj: lhc.web.cern.ch

Urychlení částic a jejich stlačení do co možná nejtenčího svazku má na starosti soustava zhruba 9600 supravodivých elektromagnetů několika typů. Ty ke svému fungování potřebují teplotu minus 271 stupňů celsia. S jistou nadsázkou tak lze LHC označit za největší mrazák na světě.

Tak složité technické zařízení, jakým urychlovač je, se čas od času nevyhne problémům. Už krátce po zahájení zkušebního provozu v září 2008 způsobila chyba na jednom z elektromagnetů vážnou poruchu LHC. Její odstranění trvalo technikům 14 měsíců.

V roce 2013 bylo zařízení odstaveno kvůli modernizaci a zvýšení výkonu, vylepšený urychlovač byl opět spuštěn o dva roky později. Vědci pak oznámili, že se v zařízení podařilo uskutečnit srážky částic o rekordní síle 13 teraelektronvoltů (TeV), což je dvojnásobek výkonu před výlukou.

Důležitost standardního modelu

Není tajemstvím, že hlavním posláním LHC bylo potvrdit existenci Higgsova bosonu. Jde o součást takzvaného standardního modelu částicové fyziky, která podle řady vědců hraje klíčovou roli ve vysvětlení původu hmotnosti ostatních elementárních částic. A hon na „božskou částici“ už přinesl výsledky. V létě 2012 vědci oznámili, že zachytili částici, která se svými charakteristikami Higgsovu bosonu podobá. A v březnu 2013 objev na základě dalších experimentů potvrdili.

Letos v srpnu pak CERN oznámil, že se v urychlovači podařilo dokázat rozpad Higgsova bosonu na dva takzvané kvarky b neboli spodní kvarky.

Poněkud ve stínu hledání Higgsova bosonu zůstávají výsledky dalších experimentů. V prosinci 2011 oznámili vědci, že se jim právě díky tomuto zařízení podařilo zachytit do té doby nezpozorovanou částici zvanou Chi_b (3P).

Větší pozornost ale vyvolal experiment provedený v září 2011. Z něj totiž vyplynulo, že elementární částice zvaná neutrino je schopna překonat rychlost světla, považovanou dle Einsteinovy teorie relativity za nepřekročitelnou. Senzace však skončila blamáží. Ukázalo se totiž, že výsledek pokusu zásadně zkreslila chyba měření.

V červenci 2015 pak vědci oznámili objev pentakvarku, což byla dosud pouze předpokládaná subatomární částice, a loni v červenci ohlásili nález nové subatomární částice (jednalo se o typ baryonu), od níž si slibovali lepší pochopení soudržnosti hmoty.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Černobylští psi mají geny adaptované na „konec světa“, popsala studie

Přestože krajina u černobylské jaderné elektrárny může působit jako po apokalypse, dokázaly ji osídlit psí smečky. Vědci teď popsali, jak to zvířata zvládla a jak se to projevuje v jejich genech.
před 1 hhodinou

Ropná skvrna uzavřela pláže a ohrožuje vodní zdroje v Emirátech

Ropa unikající z poškozeného tankeru v Hormuzském průlivu dosáhla pobřeží Spojených arabských emirátů (SAE). Pláže jsou do odvolání uzavřené v Šardžá, oblíbeném letovisku Rás al-Chajma i v emirátu Umm al-Kuvajn, informoval web Time Out Dubai. V zemi se od začátku října šířily zprávy o silném benzinovém zápachu linoucím se z moře, a to i v severních čtvrtích Dubaje. Únik ropy vyvolal obavy o životní prostředí.
12:07Aktualizovánopřed 2 hhodinami

Metan uniká ze sibiřského permafrostu stále rychleji, varují čínští akademici

Na Sibiři se uvolňuje velké množství metanu. Pokud se bude svět dále oteplovat, bude přibývat v atmosféře i tohoto plynu. Do roku 2050 by mohl zvrátit asi pětinu snah lidstva o omezení jeho emisí.
včera v 09:00‌‌

Reportéři ČT zkoušeli, co všechno zaznamenávají auta s čínskými technologiemi

Auta s čínskými technologiemi – i některá evropská či americká – jsou schopná natáčet a odesílat všechno, co se děje kolem i uvnitř, přímo čínským úřadům. Takové varování vydal už loni Národní úřad pro kybernetickou bezpečnost (NÚKIB). Někteří politici to bagatelizují a zákonné úpravy, které by bezpečnost posílily, stále chybí. Reportéři ČT se rozhodli vyzkoušet, co všechno auta vybavená těmito technologiemi zaznamenávají. Marek Martinovský a Jana Neumannová postavili jedno takové auto postupně před ministerstvo obrany, Úřad vlády i tajnou službu.
27. 10. 2026‌‌

Češi v Egyptě znovuobjevili velkolepé hrobky

Čeští archeologové pod vedením Miroslava Bárty z Českého egyptologického ústavu znovuobjevili zapomenuté hrobky starověkých úředníků Sabua a Ptahšepsese, kteří byli spjati s kultem boha Ptaha v Memfidě. Prozkoumali a zdokumentovali i dosud zcela neznámé části těchto staveb a jako první v moderní době objevili také pohřební komory ukryté hluboko pod zemí, oznámilo egyptské ministerstvo cestovního ruchu a památek.
27. 10. 2026‌‌

Pozorování ptáků může zpomalovat stárnutí mozku, tvrdí studie

Pozorování ptáků může prospívat duševnímu zdraví, podporovat paměť a zpomalovat úbytek kognitivních schopností ve stáří. Výzkumy naznačují, že tato činnost souvisí se změnami ve struktuře mozku a může být přínosná také pro lidi s demencí. Stále častěji se proto využívá jako součást péče o seniory, všiml si server BBC.
27. 10. 2026‌‌

Koncentrace skleníkových plynů jsou rekordní, říká WMO. Varuje i před těmi méně známými

Podle nové zprávy Světové meteorologické organizace (WMO) dosáhly v roce 2025 hladiny oxidu uhličitého (CO₂) a dalších hlavních skleníkových plynů v atmosféře bezprecedentních maxim. Znamená to další dlouhodobý nárůst teploty na Zemi.
27. 10. 2026‌‌

Změny klimatu a intenzivní zemědělství ničí české ptactvo, upozorňují ornitologové

Každý rok v Česku ubude 1,6 procenta ptáků. Od roku 1982 se už jejich početnost snížila o 13,4 procenta, tento jev se stále zhoršuje. Upozorňuje na to Česká společnost ornitologická (ČSO) v nově vydané knize Stav ptactva v Česku 2026. Na téměř sto stranách popisuje, kolik je u nás ptáků a jak se jim daří, jakým problémům musí čelit a jaká jsou řešení.
26. 10. 2026‌‌

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.