Před deseti lety vědci v CERNu napodobili podmínky panující při Velkém třesku

Velký urychlovač částic LHC, který je ukrytý v podzemí na švýcarsko-francouzské hranici, pomáhá vědcům odkrývat tajemství vesmíru. Už krátce po jeho spuštění 30. března 2010 fyzikové z Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) dosáhli prvního velkého úspěchu. Podařilo se jim srazit protonové paprsky a napodobit tak – byť jen ve velmi malém měřítku – podmínky, která panovaly ve vesmíru těsně po takzvaném Velkém třesku.

„Je to vyvrcholení desítky let trvající práce tisícovek lidí a počátek nové éry částicové fyziky,“ radoval se tehdy výzkumný ředitel hamburského centra pro výzkum částic Joachim Mnich. Spolu s dalšími vědci krátce po jedné hodině odpoledne sledoval výsledky jednoho z nejambicióznějších vědeckých experimentů všech dob.

Podařil se ovšem až napodruhé, na první pokus se svazky protonů ztratily. Elektrická závada na jednom magnetu totiž spustila bezpečnostní systém, který částice automaticky odklonil z okruhu LHC.

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 (v přepočtu zhruba 74 miliard korun) ho vybudovala Evropská organizace pro jaderný výzkum (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.

Nahrávám video
První srážka částic v urychlovači
Zdroj: ČT24

Po získání potřebné rychlosti se paprsky čelně srazí, přičemž 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.

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.

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.

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

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

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.

Vloni 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 zdálnivě vyplynulo, že elementární částice zvaná neutrino je schopna překonat rychlost světla, považovanou dle Einsteinovy teorie relativity za nepřekročitelnou. Senzace však skončila blamáží. Ukázalo se, 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

Čína dotáhla USA ve vývoji AI, hlásí Stanfordova univerzita

Spojené státy investují do AI stovky miliard dolarů. Podle nové analýzy Stanfordovy univerzity ale ve srovnání s Čínou značně neefektivně. Rozdíl ve výkonu mezi nejlepšími americkými a čínskými modely umělé inteligence se snížil na pouhých 2,7 procenta. Ještě v květnu roku 2023 to přitom bylo až 31 procent. Rozdíl je drobný, přestože USA vynakládají na AI mnohem víc peněz než Čína. Podle Stanfordu je to 285,9 miliardy dolarů proti čínským 12,4 miliardy dolarů.
před 17 hhodinami

Česko má poprvé data o očkování v reálném čase. Ukazují, komu se vyplatí nejvíc

Nové údaje o počtu lidí nakažených respiračními nemocemi a těch, kteří byli očkovaní, ukazují podle ministerstva zdravotnictví, kde Česko ve vakcinaci selhává a které skupiny jsou nejméně chráněné. Podle dat klesá množství očkovaných nejvíc v těch nejvíce zranitelných skupinách.
před 17 hhodinami

Kokain ve vodě mění chování lososů, popsali švédští vědci

Zbytky kokainu, které se dostávají do řek a jezer spolu s odpadními vodami, mění chování lososů. Ukázal to výzkum vědců ze Švédské zemědělské univerzity, na který upozornil deník The Guardian. Důsledky pro rybí populace zatím podle odborníků nikdo nedokáže přesně odhadnout.
před 21 hhodinami

Ukrajinská armáda popsala robotické útoky na ruské okupanty

Válka na Ukrajině překresluje staré mapy, na nichž byly vyznačené vojenské operace. Stále častěji se na nich místo lidských jmen objevují názvy pozemních robotů a létajících dronů, které vojáky nahrazují. Zástupci ukrajinské armády teď popsali, jak tyto operace probíhají a jak časté jsou.
20. 4. 2026

Gruzie zahájila obnovu lužních lesů u hranic s Arménií a Ázerbájdžánem

Na ploše 65 hektarů v lesním komplexu Gardabani–Marneuli v kraji Kvemo Kartli na jihovýchodě Gruzie, nedaleko hranic s Arménií a Ázerbájdžánem, začala obnova lesů. Lokalita leží v povodí řeky Mtkvari (Kury) a je součástí poškozeného lužního ekosystému. Rozloha 65 hektarů odpovídá zhruba devadesáti fotbalovým hřištím.
20. 4. 2026

Vědci rozplétají komplikovaný kočičí apetit

Rozmazlenost koček ohledně výběru potravy je dobře známá, zejména když se srovná se psy. Skupina japonských vědců ji teď detailně prostudovala a pokusila se najít pravidla této kočičí vlastnosti. Věří, že i přes své limity by výzkum mohl mít dopady na to, jak kočky správně krmit, což by mohlo chovatelům ušetřit nemalé finance a zvířatům udržovat zdraví.
20. 4. 2026

Manželé vyléčili vrozenou slepotu. Dostali za to „vědeckého Oscara“

Proč se dítě někdy narodí slepé? Velmi často za to může genetická porucha, která se jmenuje Leberova kongenitální amauróza, známá i pod zkratkou LCA. Až donedávna to byla diagnóza, která nedávala takovým dětem žádnou naději. Změnili to dva lidé, kterým to zabralo čtvrt století. Teď za to molekulární bioložka Jean Bennettová a oftalmolog Albert Maguire dostali prestižní ocenění Breakthrough Prize a odměnu ve výši tří milionů dolarů, v přepočtu šedesát milionů korun.
20. 4. 2026

Satelity ukázaly památky UNESCO z vesmíru

V rámci Mezinárodního dne památek a sídel se Evropská vesmírná agentura spojila s organizací UNESCO, aby společně přiblížily krásu i křehkost míst, která uchovávají společnou paměť lidstva. Zároveň zdůrazňují, že ať už jde o kulturní památky, nebo přírodní divy, tato místa vyprávějí příběh o tom, kým jsme. Jejich zachování není jen naší povinností, ale také závazkem vůči budoucím generacím.
20. 4. 2026
Načítání...