Proč potřebuje naše civilizace urychlovač LHC a hrozí nám od něj nebezpečí?  
Odpovědi na dvě nejčastější otázky veřejnosti a novinářů, týkající se projektu Large Hadron Collider (LHC).ˇ


V pátek vyšel na Neviditelném psovi příspěvek Ondřeje Neffa, který se věnoval i LHC. Nejčastější témata v diskuzi pod ním byla dvě. První by se dalo shrnout takto: „Jaký je praktický přínos tohoto zařízení a není to jen hrozně drahá hračka pro pár ztřeštěných fyziků?“  Druhé pak zhruba takto: „A nezpůsobí urychlovač katastrofu? Nevznikne černá díra nebo něco jiného a nepohltí Zemi?“ Nedávno jsem se účastnil online chatu o tématu LHC na tn.cz. Přišlo zhruba šedesát dotazů. Odpověděl jsem na něco přes dvacet. Hlavním důvodem bylo, že se v daném časovém okamžiku při tempu mého datlování prostě více napsat nedalo. Druhým však bylo to, že se řada otázek v trochu obměněné formě opakovala. A právě tyto opakované otázky se nejčastěji týkaly zmíněné dvojice témat. Myslím, že veřejnost má právo na takové otázky a odpovědi na ně. Zároveň patřím mezi ty hračičky, kteří se okolo experimentů na LHC ochomejtají. Mým hlavním pracovním tématem jsou teď sice jiné experimenty, které hledají možnosti efektivnějšího využití jaderné energetiky, ovšem ani tam není praktické využití jisté. Takže cítím jistou povinnost na zmíněné otázky odpovědět.

 

Naše civilizace je založena na poznávání. Víra ve smysl  a důležitost poznávání zákonitostí přírody a jejich praktického využívání je to, co ji přivedlo tam, kde je. Můžeme diskutovat o pozitivech a negativech takové cesty. Jestliže však chceme očkování proti dětské obrně  či jiným nemocem pro co nejvíce (ideálně pro všechny) dětí, musíme mít špičkový farmaceutický výzkum i průmysl. Obecněji, pokud chci poskytnout špičkovou zdravotní péči, musím mít špičkový výzkum i aplikace v této oblasti. Pokud jsme chtěli přístup k informacím pro co největší obec lidí, museli jsem vynalézt a začít používat knihtisk a nyní internet. Pokud chceme  pro co nejvíce lidí zajistit bydlení na úrovni, co největší svobodu v jejich rozhodování o smyslu a náplni jejich života, musíme mít k tomu dostatek energie a potřebné technologie. Nic z toho, co jsem jmenoval, nezajistí konkrétnímu člověku štěstí a pocit spokojenosti. Nechystám se oponovat názoru, že člověk může prožít šťastnější život v zemědělské komuně s věkem dožití třicet let, jak tomu bylo před tisíciletími a někde je i dnes, než v technologické civilizaci s věkem dožití sedmdesát let. Pokud se však řekne, že se chce zvyšovat průměrná délka života lidí, snižovat dětská úmrtnost, umožnit všem otevřený přístup ke znalostem a informacím, musí být civilizace  založena na principech popsaných v prvních dvou větách tohoto odstavce.


Předpokládejme tedy, že rozvíjíme civilizaci založenou na poznávání a využívání zákonitostí přírody. Nebylo by lepší se zaměřit pouze na výzkum, u kterého je jasné, že povede k bezprostřednímu využití? Tedy, jak řada lidí píše k novým lékům, materiálům, zdrojům energie a podobně. A nevydávat finance na nepraktické zkoumání počátku Vesmíru. Tedy financovat aplikovaný výzkum a ne takový, který se označuje jako základní.

 

Odhlédněme teď od jistého kulturního aspektu získaných fundamentálních poznatků. Představují totiž určitý kulturní přínos jak civilizaci, tak i jednotlivcům. Ty zajímají nejen praktické poznatky, ale také vznik Vesmíru, černé díry a vlastnosti další exotických objektů ve Vesmíru. Znalosti o těchto objektech v nejbližší době pravděpodobně žádné praktické využití nepřinesou, ale přesto knihy a články o nich vzbuzují ve veřejnosti velký zájem i diskuze. Stejně tak nezajímá lidi pouze praktické využití biologických a lékařských metod v kriminalistice, ale také poznání z relativně nepraktického zkoumání ostatku králů a dalších historických osobností. A takových příkladů by se dala jmenovat řada.


Podívejme se však podrobněji na jiný aspekt problému vztahu aplikovaného a základního výzkumu. Velká většina současného aplikovaného výzkumu je založena na poznatcích základního výzkumu našich předchůdců. Kdo mohl předpokládat, že bude  užitečná elektřina, se kterou si hrálo pár podivínů sponzorovaných tehdejší šlechtou. Jedinou praktickou aplikací bylo předvádění jiskřiček pro pobavení na bálech. Kdo si v té době dokázal představit, že to jednou bude základní pilíř technické civilizace? Praktického využití se nečekaně brzo mohou dočkat i ty nejčistší produkty základního výzkumu. Koho by ve své době napadlo, že se bude prakticky využívat obecná teorie relativity. Jednalo se přece o teorii, která popisuje malinkaté ohýbání slunečních paprsků v blízkosti Slunce, vlastnosti černých děr a vývoj Vesmíru. Na pozorování jejich projevů potřebujeme velmi náročné a přesné přístroje. A šup, dnes se s obecnou teorií relativity setkává byť třeba nevědomky téměř každý. Bez jejího využívání by totiž nefungoval navigační systém GPS. Na to mi můžete namítnout, že na obecnou teorii relativity Einsteinovi stačila tužka, papír a jeho hlava. Tak kde jsou ty velké prostředky potřebné na základní výzkum. Problém je, že vytvoření libovolné teorie a hlavně její potvrzení nebo zamítnutí se neobejde bez experimentálních pozorování a k jejich získání potřebujeme v dané době špičkové zařízeni. Při budování speciální teorie relativity vycházel Einstein z velice přesných měření rychlosti světla a hlavně ze srovnání těchto rychlostí v různých směrech vůči pohybu Země pomocí na svou dobu velice přesných a náročných interferometrických měření. První potvrzení obecné teorie relativity se pak uskutečnilo měřením ohybu světla hvězd při úplném zatmění Slunce. K tomu bylo třeba vyslat na svou dobu náročnou a i riskantní výpravu několika expedicí. Následné přesnější ověřování obecné teorie relativity se neobešlo bez náročných a ve své době špičkových a drahých přístrojů. Jenom díky tomu, ve své době čistě základního výzkumu bez jakékoliv představy o jeho praktickém využití (k černým dírám ještě dlouho nepoletíme), jsme v době příchodu GPS měli potřebný nástroj, bez kterého by tento navigační systém nefungoval. Detailně o tom, proč a jak se obecná teorie relativity v systému GPS využívá, si můžete přečíst zde.


V předchozím případě jsme se zmínili o objevech, které učinil základní výzkum a došlo nakonec relativně velmi brzo k jejich praktickému využití. Teď se zmíníme o aplikacích, které přináší základní výzkum jako vedlejší produkt své činnosti. Zmíním dvě, které jsou spojeny právě s výzkumem prováděným na urychlovačích. V dnešní době se relativně velké urychlovače protonů a těžkých iontů využívají pro ničení některých typů nádorů a léčení rakoviny. Jedná se hlavně o mozkové nádory, kde je chirurgický zásah riskantní nebo vůbec nemožný. A protože jde o typy nádorů, které se vyskytují u dětí a mladých lidí, a pacienty se navíc daří úplně vyléčit, jsou výsledky těchto zařízení fascinující. Právě v tomto roce se dokončuje takové speciální lékařské pracoviště v Heidelbergu. Staví se po zkušenostech získaných na urychlovači v GSI Darmstadt, který je zařízením základního výzkumu a studuje se na něm hlavně podobná problematika jako na urychlovačích v CERNu.  Podrobněji si o lékařských využitích urychlovačů můžete přečíst zde. http://www.osel.cz/index.php?clanek=3485 Problém je, že k tomu, abychom zjistili možnost takového jejich využití, musíme mít spoustu poznatků získaných základním výzkumem: o interakci částic s látkou, o tom, že existují takové jevy, které umožňují velké urychlovače stavět. A nakonec je třeba na výzkumném urychlovači ověřit, jak a u kterých pacientů je tato metoda účinná. Na počátku takové cesty není nikdo schopen říci, zda na konci výzkumů bude použitelná lékařská metoda nebo zda budou z tohoto hlediska prostředky vynaloženy zbytečně.


Další vedlejší produkt výzkumu na velkých urychlovačích je tentokrát spojen přímo s laboratoří CERN. Experimenty na nich jsou náročné nejen na finanční a technické zdroje, ale také na zdroje lidské. Proto se jich účastní velké množství vědců ze všech koutů světa. Množství produkovaných dat a složitost organizace zároveň způsobila, že se jedná o lidi, kteří už od počátku museli používat počítače a vznikající mezinárodní síť mezi nimi. A tak se v CERNu hledala cesta, jak využít počítačovou síť pro rychlou výměnu a sdílení dat, dokumentů a informací. Odpovědí byl web a laboratoř CERN se stala kolébkou webu, který teď využívá téměř každý a bez něj by nebyly ani internetové deníky a časopisy. Vynález systému GRID, umožňující distribuované počítání v celosvětové počítačové síti, sice z CERNu nepochází, ovšem bez jeho využívání by experimenty na urychlovači LHC nemohly fungovat. Laboratoř CERN je tak jedním z klíčových hráčů při vývoji a rozvoji využití tohoto systému. Dalo by se namítnout, že vynalezení webu mohlo proběhnout kdekoliv. Nejsou k tomu potřeba urychlovače a CERN. Podstata je v tom, že právě základní výzkum v laboratoři CERN takový systém nutně potřeboval a nemohl se bez něj obejít. A museli tak na jeho vývoj vyčlenit prostředky a kapacity. Všude jinde by při žádosti o prostředky museli rozebírat, zda je dostatek lidí s počítačem v síti, zda bude o případný produkt poskytovaný prostřednictvím webu mezi nimi zájem a zda se náročný vývoj takového systému vyplatí. V okamžiku, kdy byl web na světě a díky svému původu ze základního výzkumu volně dostupný, mohl už velký počet firem i jednotlivců naskočit do vlaku vývoje jeho aplikací a jeho využívání. Něco jako web by nakonec určitě přišlo, ale bylo by to později. Podobně je to třeba i s řadou materiálů vyvinutých pro kosmický výzkum.


Teď ještě o tom, co lze očekávat přímo od výzkumu na LHC.  Jaké se čekají objevy v oblasti základního výzkumu struktury hmoty a počátečních stádií vývoje Vesmíru jsem podrobně popsal zde.  Teď se podívejme na praktické aplikace, i když v tomto případě se dostáváme, přiznávám, do blízkosti vědecké fantastiky. Studují se ty nejjemnější detaily struktury hmoty a chování hmoty při těch nejvyšších teplotách a hustotách. A taková hmota se vyskytuje při těch nejenergetičtějších procesech ve Vesmíru. Třeba při výbuších supernov, výtrysku hmoty při procesech v akrečních discích okolo černých děr. Jsou to procesy, které bez znalostí chování horké a husté hmoty nemůžeme pochopit a popsat. Možná tak v budoucnu umožní naše výzkumy společně s výzkumy astronomů chování takových objektů předpovídat. Mohlo by to být důležité, protože výbuch supernovy v blízkosti Země by pro lidstvo mohl být zničující. Ovšem je otázka, zda nám tyto znalosti pomohou chránit se před takovými účinky. Není úplně vyloučeno ani energetické využití získaných znalostí, ale až v daleké budoucnosti, která se popisuje ve scifi dílech jako je Star Trek. Hvězdné cestování je však, pokud vůbec někdy bude možné, zatím opravdu hodně daleko. Zdá se tedy, že praktické využití získaných znalostí je, pokud bude, hodně vzdálené. To se ovšem ve zmíněném případě obecné teorie relativity zdálo také. Ani v případě teorií týkajících se sjednocování interakcí (třeba potvrzení existence supersymetrických částic a jejich zodpovědnosti za temnou hmotu) se nedá úplně vyloučit, že se nám získané znalosti šiknou i o něco dříve. Z technologií vyvíjených jako vedlejší produkt základního výzkumu jsme už zmínili vývoj systému GRID, vývoj velkých supravodivých magnetů s řadou aplikací nebo vývoj integrovaných modulů s velmi vysokou integrací. A existuje velký počet dalších.


Příkladů pozdějšího přímého využití poznatků základního výzkumu a vedlejších produktů jeho činnosti je velký počet. Ukázal jsem jen pár spojených s fyzikou, ale řada příkladů existuje i v dalších vědních oborech. Vím, že postoj k poznávání a jeho smyslu je u různých lidí různý. Je mi jasné, že ne všechny jsem svými řádky přesvědčil. Ale snad alespoň některé z vás jsem přivedl k tomu, že se nad problémem zamyslí a snad i připustí, že prostředky na stavbu LHC nejsou jen vyhozené peníze na hračku pro pár poblázněných fyziků.

 
Na závěr této části svého příspěvku bych si ještě dovolil jednu malou poznámku k financování výzkumu. V řadě diskuzí se objevuje názor, že by jej měly sponzorovat firmy, které v konečném důsledku mají z tohoto výzkumu zisky. To lze ovšem realizovat jen u určité části aplikovaného výzkumu. Takový „firemní“ výzkum opravdu probíhá. Má však tři základní omezení. Musí se jednat o výzkum přesně cílený, který má velmi vysokou pravděpodobnost úspěšného dokončení a realizace zisků v horizontu pár valných hromad akcionářů firmy. Druhou je utajování výsledků v průběhu bádání, což značně snižuje efektivitu takového výzkumu (jeho zdvojování u různých firem). Nakonec je rychlost využívání hlavně malými firmami a živnostníky omezována díky drahým patentům, které pochopitelně firma uplatní. Základní výzkum a velká část aplikovaného výzkumu tak byla a je financována způsoby, které by se daly označit za různé formy sponzorování subjekty, které ve společnosti akumulují kapitál. V minulosti to byly mecenášové z řad panovníků, feudálů a církve.  V současnosti se jedná hlavně o stát, který kumuluje nejvíce prostředků. Pochopitelně takový výzkum sponzorují i velké firmy. V tomto případě se však jedná o formu darů, podobně jako je tomu u sponzorování sportovních či kulturních akcí. Takový výzkum sponzorují i soukromníci a nadace. Buď přímo. Vzpomeňme například Bila Gatese nebo zaplacení stavby velkého Keckova dalekohledu. Nebo nepřímo. Zde bych uvedl sponzorování ruského kosmického výzkumu penězi kosmických turistů. Charakteristikou takového výzkumu je, že není zaměřen na rychlý, prakticky uplatnitelný výsledek. Otázka možnosti a horizontu jeho praktického využití je otevřená. Bez okamžité otevřené výměny získaných výsledků v globálním měřítku by se jeho efektivita snížila natolik, že by prakticky nebyl realizovatelný. Jeho přínos je celospolečenský, protože využití jeho praktických výsledků je otevřeno pro všechny. Do jisté míry jde i o podporu malých a začínajících firem či jednotlivců. Nejsem ekonom a navíc je financování vědeckého výzkumu daleko složitější, než jsem je mohl na omezené ploše popsat. V mém popisu není například nic o vojenském výzkumu, který pochopitelně otevřený není. Doufám jen, že jsem alespoň některé čtenáře přesvědčil o tom, že jsou dost nerealistické návrhy ve stylu: „Ať to zaplatí, kdo to chce používat nebo trh, ale ať netahají peníze z kapes daňových poplatníků“.ˇ 


A teď bych se věnoval otázce bezpečnosti LHC. Předem bych zdůraznil, že před stavbou každého velkého zařízení se dělá velice pečlivá studie všech bezpečnostních a ekologických hledisek. Dělalo se to třeba i u předchůdce LHC při urychlování jader – urychlovače RHIC v Brookhavenu. A pochopitelně i u urychlovače LHC. Příslušné studie se spoustou dalších informací lze nalézt na stránkách laboratoře CERN.


Proto se pokusím jen o hrubé shrnutí problematiky rozšířené o popis některých detailů, které by mohly čtenáře zaujmout. Bližší popis urychlovače LHC i experimentů si můžete přečíst zde.  Urychlovač není jaderný reaktor. Při každé poruše prostě přestane fungovat. Může u něj dojít k poškození a poruše, jako jsme tomu byli svědky i nyní, ale nemůže při nich dojít k ohrožení lidí či životního prostředí. V době provozu sice vzniká i radiace, ale během něho nikdo v podzemí není. V některých materiálech, které jsou v okolí míst, kde probíhají srážky urychlených protonů nebo jader, dochází ve srážkách vzniklých částic k produkci radioaktivních jader. Tato vybuzená radioaktivita ovšem po zastavení urychlovače rychle klesá. Měří se a lidé, kteří by případně pracovali při nějakých úpravách a opravách v těchto místech, by tam byli vpuštěni jen v případě, když tam bude bezpečno. Prostě se musí dodržovat přísná pravidla, která jsou platná i na jiných pracovištích s radiací. Celková energie, kterou svazek při maximální intenzitě i energii bude mít, se často přirovnává ke kinetické energii rozjetého vlaku TGV a jejímu uvolnění při jeho nárazu. To může vypadat jako hodně. Ovšem, když si představíme, že takový vlak bez pasažérů a strojvedoucích narazí v tunelu metra sto metrů pod zemí, tak je jasné, že bude hodně uklízení, ztrát prostředků na opravu, ale zdraví lidí nebo životní prostředí na povrchu tím nemůže být ohroženo. Jde jen o analogii a reálné škody i při té největší havárii by byly menší. I tak je však provedena řada opatření, která by zabránila tomu, aby se svazek strefil do míst, kde nemá co dělat. Pohyb svazku se pečlivě studuje a při náznaku sebemenší nestability v magnetickém poli je odkloněn do speciálního tunelu, kde je válec složený s různých materiálů tak, aby svazek bezpečně bez následků pohltil.


Podívejme se na hypotetické  katastrofy ohrožující Zemi, které se v souvislostí s urychlovačem LHC zmiňují. Nejčastěji se hovoří o černé díře, která by prý mohla vzniknout a mohla by pohltit Zemi. Zde je třeba zdůraznit, že není černá díra jako černá díra. Navíc se někdy označí za černou díru i jevy či objekty, které mají analogickou vlastnost, kterou má i černá díra, ale o černou díru se nejedná.


Řekněme si tedy, co je černá díra. Černá díra je zjednodušeně objekt, který má poloměr menší než je Schwarzschildův poloměr pro příslušnou hmotnost objektu. Úniková rychlost z tohoto Schwarzschildova poloměru je roven rychlosti světla ve vakuu. Pokud se tedy nějaké těleso nebo částice dostanou pod Schwarzschildův poloměr, nemohou se už dostat ven. Z černé díry se nemůže dostat ven ani světlo. Černé díry byly předpovězeny na základě speciální a obecné teorie relativity. Dnes se domníváme, že pozorujeme černé díry, které vznikly jako konečná stádia velmi hmotných hvězd a obrovské černé díry s hmotností mnoha tisíců hvězd v jádrech galaxií. 


Jak už jsem řekl, je základní vlastností černé díry vytvoření tak intenzivního gravitačního pole, že vše, co se do ní dostane už nemůže ven a nemůže dokonce vyletět ani světlo. Podle klasické fyziky (a obecná teorie relativity je klasickou teorií) by černá díra neměla nic vyzařovat. Později se však ukázalo, že díky kvantové fyzice, jejíž důsledky jsou pozorovatelné hlavně v mikrosvětě, vyzařovat může. Toto záření, které se označuje jako Hawkingovo záření je charakterizováno energetickým spektrem zdroje s jistou teplotou. Intenzita Hawkingova záření a charakteristická teplota černé díry je nepřímo úměrná hmotnosti. Takže intenzita Hawkingova záření velmi hmotných černých děr je velmi malá, jejich charakteristická teplota je nižší než teplota reliktního záření a je tak většinou v oblasti mikrovlnného elektromagnetického záření a zatím je nedokážeme pozorovat. Intenzita Hawkingova záření velmi malých černých děr by měla být naopak vysoká a vyzařovaly by se i velmi hmotné částice s velmi vysokými energiemi. Jejich energetické spektrum by bylo charakterizováno velmi vysokou teplotou. Taková černá díra by končila jako záblesk záření s vysokou energií.


Zmínil jsem se, že se občas za černé díry označí jevy a objekty, které s nimi nemají nic společného, kromě třeba jen jedné analogické vlastnosti. Do značné míry si za to můžou vědci, kteří při popisu nového jevu hledají známé analogie. Vědí, že když se v jejich textu objeví atraktivní pojem jako je černá díra, tak je zaručen zájem novinářů a třeba i grantových agentur. Zmatení pojmů pak dokonají novináři, kteří už vynechají to, že jde o analogii nebo že objekt má jednu vlastnost podobnou vlastnosti černé díry. No a objeví se titulky, které ohlašují vznik černé díry v laboratoři a podobně. Další novináři nebo diskutéři pak přidají k tomu objektu i ty ostatní vlastnosti černých děr, které tento objekt nemá, a fáma začne žít svým životem.


Poměrně nedávno se objevila zpráva, že vědci studují černé díry v laboratoři pomocí optických vláken. V tomto případě šlo o jev, kdy se právě díky specifickým vlastnostem některých materiálů podařilo vytvořit optické prostředí takové, že světlo nemohlo překonat určitou oblast. V ní se tak mohly projevovat některé kvantové vlastnosti, které se objevují v blízkosti Schwarzschildova poloměru černé díry. Nejde ovšem pochopitelně o černou díru.


Druhým takovým případem je jev, který byl pozorován při srážkách jader za velmi vysokých energií na urychlovači RHIC. V tomto případě bylo pozorováno to, že výtrysky částic, které vznikly ve srážkách kvarků, byly při své cestě okolní horkou a hustou hmotou velmi intenzivně pohlcovány. Toto pohlcování je způsobeno silnou interakcí a například fotonů a elektronů se netýká, na ně silná interakce nepůsobí a vyletují z horké a husté zóny bez ovlivnění. Proudy silně interagujících částic jsou však uvnitř této zóny absorbovány a silně interagující částice tak vyzařuje pouze horký povrch této zóny. Spektrum těchto vyzařovaných částic je tak charakterizováno teplotou této zóny. A právě teplotní charakteristika vyzařovaných částic je tou podobností, která přivedla některé fyziky k použití pojmu černá díra v tomto případě. Znovu zdůrazňuji, že se v daném jevu nejedná o žádný gravitační vliv a netýká se třeba zmíněných fotonů. Už, když se o tomto jevu začalo u nás před novináři mluvit, zdůrazňoval jsem i s některými kolegy, že je použití pojmu černá díra zavádějící, značně nepatřičné a povede k dezinterpretacím. Situace je tu ještě složitější, že zájem o tento jev byl vyvolán také prací Horatia Nastase, který použil jistý extremní model strunové teorie na popis silné interakce. Používá v něm pojem "dual black hole" a v tomto značně extrémním modelu se snaží popsat některé charakteristiky pozorování na urychlovači RHIC. Zase jde o použití analogií při vytváření určitého modelu. Od té doby tak ale koluje na internetu, že na urychlovači RHIC vytvořili vědci počáteční stádium černé díry. Daný jev však s vytvořením černé díry nemá nic společného.


No a nyní konečně k černým dírám na LHC. Ve srážkách protonů na něm by se hypoteticky mohly produkovat tzv. mikroskopické černé díry. Zde už by se jednalo o objekt, jehož rozměr by byl menší než Schwarzschildův poloměr. V klasickém případě by tak z nich nemohlo uniknout ani světlo. Díky kvantové fyzice by však vyzařovaly Hawkingovo záření, jehož spektrum by bylo charakterizováno teplotou. Tedy objekt, který opravdu můžeme nazvat černou dírou. Ovšem v tomto případě platí právě již zmíněné: „není černá díra jako černá díra“. Na základě Einsteinovy známé formule víme, že maximální hmotnost produkované černé díry je omezena energií, která se může při srážce vyprodukovat. Zároveň musíme tuto energii natlačit do příslušného Schwarzschildova poloměru. Pokud by se intenzita gravitace měnila i pro mikroskopické rozměry stejně jak to známe z makrosvěta, tedy s kvadrátem vzdálenosti, musela by být energie srážky pro produkci mikroskopické černé díry o šestnáct řádů větší než je dosažitelná na LHC. Některé speciální varianty teorií popisujících kvantovou gravitaci, které předpokládají existencí dalších rozměrů oproti známým čtyřem, předpovídají jiný průběh gravitace na mikroskopických rozměrech. Některé z nich tak předpovídají možnost vzniku mikroskopické černé díry, která by však měla hmotnost v řádu stovky hmotností protonu a Schwarzschildův poloměr by měl velikost zhruba tisíciny rozměru protonu. Na produkci takové mikroskopické díry by urychlovač LHC stačil. Na zmíněnou vzdálenost tisíciny rozměru protonu by působila intenzivní gravitace. V jaderných, atomárních a makroskopických rozměrech by byla gravitace úměrná hmotnosti stovky protonů, čili daleko menší než gravitační přitažlivost komára, který má hmotnost o mnoho řádů větší. A s touto intenzitou by pohlcovala i hmotu Země. K tomu, aby se mikroskopická černá díra změnila na klasickou (i když hrozně malinkou), by nestačil ani mnohonásobek stáří vesmíru. Navíc by se, pokud existují, podle všech teorií měly tyto mikroskopické černé díry okamžitě po svém vzniku rozpadat pomocí zmíněného Hawkingova záření. Podrobnosti o vlastnostech mikroskopických černých děr si můžete přečíst zde.
Mikroskopickým černým dírám jsem se věnoval podrobněji. Existují však i další hypotetické objekty a jevy, které se v souvislosti s hypotetickou katastrofou hrozící od urychlovače LHC zmiňují. Jedná se například o podivnůstky, magnetické monopóly či fázový přechod vakua. Navíc předpokládáme, že při srážkách na LHC budou vznikat i úplně nové jevy, o kterých nic nevíme. Jak si tedy můžeme být jisti, že nám ničím nemůže hrozit? Základním důvodem je existence kosmického záření vysokých energií. V něm se vyskytují částice a jádra, které při srážce s jádry v atmosféře či na povrchu kosmického tělesa produkují daleko vyšší energie, než lze dosáhnout na urychlovači LHC. Hustota kosmického záření s takto vysokou energií je sice malá,  ale vzhledem k obrovským rozlohám planet a dlouhé době, po kterou je stabilně kosmické záření bombarduje, se na urychlovači LHC za dobu jeho činnosti naprodukuje jen nepatrný zlomeček počtu srážek, které proběhly díky kosmickému záření. Podrobnější rozbor jsem uvedl v článku, jehož odkaz je uveden na konci předchozího odstavce. Jen bych ještě zopakoval, že kosmické záření je složeno z protonů a jader i s velmi vysokými energiemi. Ty se srážejí s protony a jádry v atmosféře nebo na povrchu planet. Urychlovač LHC urychluje protony nebo jádra a ty vzájemně sráží. Tedy jedná se o srážky stejných objektů se stejnou energií. Vakuum v urychlovači je větší než na povrchu Měsíce. Atmosféra nebo povrch planety je tak hustší. Děje, které nastávají probíhají v rozměrech jader a vzdálenosti mezi jádry v řídké plazmě svazku jader na urychlovači jsou tak velké, že se zde jedná pouze o srážky jednotlivých osamělých jader, stejně jako je tomu u srážek kosmického záření. Vliv toho, že těžiště srážky na LHC je na rozdíl od srážky kosmického záření v klidu vůči Zemi, je rozebrána v již zmiňovaném odkazu.
Na závěr bych chtěl vysvětlit ještě jednu nejasnost, která vznikla v novinových článcích. Týká se spouštění urychlovače a termínů s ním spojených. Jedná se o relativně dlouhodobý proces. Podrobněji jsem jej popsal pro časopis Národní 3.  Vzhledem k tomu, že urychlovač LHC je velmi komplikované zařízení, nedají se stanovit úplně přesné termíny a dají se očekávat i poruchy a zdržení (což se naplnilo). Proto laboratoř CERN stanovila dva oficiální termíny, které jsou však spíše zaměřeny na veřejnost a politiky. Jeden je stanoven už déle než půl roku a jde o 21. říjen 2008. Jde o jistou slavnost k dokončení urychlovače za účastí předních politiků, vědců a novinářů zúčastněných zemí. Tento termín byl stanoven vzhledem k vytíženosti zvaných VIP osob dlouho dopředu a nemá příliš velký vztah k reálnému spouštění urychlovače. Proto si osobně myslím, že vedení CERNu tuto slavnost nepřesune na jiný termín, jak se o tom zmiňovaly některé naše noviny, které tuto akci označily za slavnostní spuštění LHC. Druhý termín měl být spojen s oběhem prvních protonů v urychlovači. Stanovil se v době, kdy už bylo téměř jisté, že je vše připraveno. Úspěšný průběh této akce jsme mohli sledovat 10. září. Také u nás by měla proběhnout slavnostní akce v souvislosti s LHC zaměřená hlavně na informování veřejnosti o něm. Podrobnosti můžete najít zde.


Popisovaná problematika je velmi komplexní a její výklad není jednoduchý. Pro přiblížení čtenáři jsem musel použít řady zjednodušení. Ne všechna asi byla úplně vhodná a za ně se kolegům a znalejším čtenářům omlouvám. Stejně se omlouvám čtenářům, kteří se zajímají spíše o jiné oblasti, že pro ně mohla být část textu příliš složitá a nečitelná.  Bohužel, srozumitelněji a přesněji se mi to napsat nepodařilo.

Stránky autora 


A tak to vidí You Tube:

Datum: 29.09.2008 22:55
Tisk článku

Související články:

První srážky protonů na urychlovači LHC     Autor: Vladimír Wagner (24.11.2009)
Neslavný návrat vlajkové lodi světové vědy LHC     Autor: Stanislav Mihulka (08.08.2009)
Zkrat na urychlovači LHC     Autor: Vladimír Wagner (22.09.2008)
Zpráva o pokrocích i problémech na urychlovači LHC     Autor: Vladimír Wagner (19.09.2008)



Diskuze:

Dekuji Vam, pane Wagnere,

Zdena Galajdova1,2008-10-02 23:31:07

ze jste si udelal cas mi odpovedet. velice mi zalezelo na slusne odpovedi, trebaze jsem vubec nepredpokladala, ze byste zrovna Vy mne odpovedel.
Velice me potesilo, ze sira Reese nehanite, ale uznavate a dekuji za referenci, prelouskam si to. On ve sve knize katastrofu netvrdil, ale ani nevylucoval a dovolava se v ni zodpovednosti a uvazlivosti. Tesi me, ze stav vedomosti zrejme mezitim natolik pokrocil, ze sir Rees urychlovac nyni jiz vita. Ale jiste bylo hodne i jeho zasluhou, ze se verejnost zacala zajimat o fyziku a fyzikove o verejnost. Jsem rada, ze tedy sponzory fyziky zrejme proklinat nemusime :-)
Jeste jednou velmi dekuji za srozumitelne a zcela jasne podani. Presne jste odhadl, cim me uklidnite a jiste nejen me :-):-):-) Dekuji Vam.
Vase verna ctenarka :-)

Odpovědět

Ještě jedna odpověď paní (slečně) Zdeňce Galajdové

Vladimír Wagner,2008-10-01 23:13:09

Omlouvám se, že jsem na Váš dotaz neodpověděl hned. Snažím se na konkrétní dotazy odpovědět, ale opravdu nemám čas se na diskuze pod svými články koukat moc často.

Odpovědět

Odpověď Zdeňce Galajdové

Vladimír Wagner,2008-10-01 23:05:19

Sir Martin Rees není jen fyzik, je to excelentní fyzik, excelentní astronom a excelentní popularizátor astronomie, fyziky a vědy. Ve své knize "Naše poslední hodinka" se snaží diskutovat některá možná rizika z technologického vývoje naší civilizace. Ne všechna popsaná rizika a obavy jsou podle mého názoru úplně reálná, ale to je věc diskuze. Ale konkrétně k riziku s LHC (velkých urychlovačů). Knihu jsem četl už před čtyřmi roky, když vyšla, takže si už přesně nepamatuji podrobnosti. Ale pokud vím Sir Martin Rees uznával důkaz kosmickým zářením. Měl jen námitku, že ty srážky nejsou v těžišti, jako tomu je na LHC. Proto jsem třeba v tom předchozím článku o posuzování rizika LHC tuto věc tak pečlivě rozebíral. Myslím si, že dnes i Sir Martin Rees zastává názor, že od LHC žádné riziko nehrozí. A můžu toto přesvědčení i doložit. Například jeho článkem, který napsal pro noviny Telegraph při příležitosti očekávání prvních protonů v LHC před měsícem a jeho spuštění vítá: http://www.telegraph.co.uk/earth/main.jhtml?xml=/earth/2008/09/08/hadroncollider108.xml

Odpovědět

kdo za koho kope ?

Zdena Galajdova1,2008-10-01 22:51:51

fyzikove za sebe a na mineni ostatnich nehledi, vidi jen tu svou hracku....
Vzdyt logicky vzato - kdyby vedeli, co se stane, nepotrebovali by si to vyzkouset. A nejvice me prekvapuje, ze na to sehnali sponzory - moc by me zajimalo, kdo to vsechno byl..... koho mame jeste proklinat..... Fyzikove nebyli schopni verejne mineni na toto pripravit, protoze sami moc malo vedi a porad tapou a teoretizuji.... vlqstne toho moc nevedi....takze si to chteji overit v praxi - uzasne..... :-(
I kdyby to "nebouchlo", tak uz jenom to napeti, strach a nejistota, kterou zasevaji po celem svete je nezodpovedna. A oni nedokazou na sto procent rici ze je to bezpecne. ani nemohou, protoze nevedi a jen doufaji, ze to bezpecne opravdu bude.
Hraji si se zapalkami na seniku, kde senikem je cela nase jedinecna zeme s nami vsemi....
A jeste se pohrdave osklibuji nas nami nefyziky.... opravdu uzasne....
Na muj minuly dotaz se nikdo neunavoval odpovedet, tedy nevite, pani fyzikove... a nemuzete si ani dovolit byt uprimni, aby vas kolegove nezatratili....
Jak se mozne, ze fyzik, ktery napsal knihu Nase posledni hodina, pan Martin Rees, ma nazor tak odlisny od toho vaseho? je preci z oboru...
Vi tedy nekdo jak to opravdu je ? Nebo jen doufate, ze vite ????

Odpovědět

Naprosto skvělé

Milda Milda,2008-10-01 21:55:09

Když ale jak tohle vysvětlíte těm "méně vzdělaným" šiřitelům bludů? Přečtěte si na idnes rubriku blog/věda a zapláčete (nebo zprávy/věda a technika).

Odpovědět

to je vsechno hezke, ale :

Zdena Galajdova1,2008-10-01 13:24:34

cetla jsem knihu od Martine Reese Nasqe posledni hodinka - autor je fyzik a myslim si, ze si nevymysli - co si ted o tom vsem mam myslet?
Kazdu kope akorat se zve muzstvo a povida, co se jemu hodi ? Kde vlastne lezi pravda, poklud vubec nejaka existuje a je neco opravdu seriozne jiste....... ? Dekuji za seriozni vysvetleni, ktereho se mi - doufam - dostane. Zdena

Odpovědět

díky rovněž

Antonin Stefka,2008-10-01 13:17:37

neuvěřitelně inspirativní článek ,i když se ještě budu muset snažit porozumět.

Odpovědět

Ještě k obhajobě základního výzkumu

Miroslav Gretschelst,2008-09-30 22:59:16

Před lety jsem četl ekonomické hodnocení investic do různých oborů lidské činnosti. A, kupodivu, investice do základního výzkumu si vedly docela dobře. Samosebou jiné ukazatele je diskvalifikovaly jako investice vhodné pro podnikatelskou sféru, však o tom je v článku zmíňka. Takže já jsem docela rád, když část mých daní jde do základního výzkumu. Určitě se mi to vrátí nejen v budoucích vyšší životní úrovni, ale také v nových lécích, nových biotechnologiích a v případě urychlovače určitě dojde i k "urychlení" vývoje nových energetických zdrojů, které lidstvo již potřebuje jako vepřík hygienu pokožky :-)

Odpovědět

Ještě další přirovnání

Stanislav Brabec,2008-09-30 21:07:57

Otázky, na které odpovídáte v úvodu, jsou v principu stejné, jako ta, kterou si pokládá Papuánec v knize Papuánské (polo)pravdy: Jak to, že může být někdo tak bohatý, když se zajímá o neužitečné rostliny a zvířata, která se nedají jíst?

A ještě jeden citát mi to připomnělo: Očekáváme, že objevíme něco, co neočekáváme.

Odpovědět

Přirovnání

Michal Marny,2008-09-30 13:25:39

V článku se objevilo už třetí pěkné přirovnání energie elementárních částic k makroskopickým jevům, které jsem v poslední době slyšel (2x p.Wagner, 1x p.Grygar):
- srážka dvou protonů v LHC - jako srážka dvou komárů
- nejenergičtější zaznamenaná částice kosmického záření - jako tenisový míček 80 km/h
- svazek protonů v LHC - jako vlak TGV

Odpovědět


Tomáš Skřivan,2008-09-30 17:34:20

Ja jsem zas nekde cetl(slysel), ze jeden proton z celeho svazku ma energii priblezne stejne velikou jako kaloricka hodnota jednoho piva :D.

Odpovědět

Díky

Tomáš Krásenský,2008-09-29 23:51:00

Náhodou, mně se článek líbí. Díky za další poměrně přehledné a srozumitelné psaní o jaderné a subjadené fyzice. I když: navrhoval jsem svým studentům maturitního ročníku, že bychom se mohli vypravit na exkurzi do Řeže; prý nee, raději do Temelína, v Řeži je ochranka a Wagner,... :-)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace