Velký třesk
Byla či nebyla to vesmírná katastrofa?
Na otázku Co to byl velký třesk (Big Bang) se můžete podívat na stránku Wikipedie. Alespoň část ocitujeme:
Velký třesk (anglicky Big Bang) je vědecká kosmologická teorie, která popisuje raný vývoj a tvar vesmíru. Hlavní myšlenkou je, že obecná teorie relativity může být zkombinovaná s pozorováními galaxií vzdalujících se od sebe, z čehož se dá odvodit stav vesmíru v minulosti, ale i v budoucnosti. Přirozeným důsledkem velkého třesku je, že vesmír měl v minulosti vyšší teplotu a hustotu. Termín „velký třesk“ se v užším smyslu používá pro označení časového bodu, kdy začalo pozorované rozpínaní vesmíru, v širším smyslu na označení převládajícího kosmologického paradigmatu, vysvětlujícího vznik a vývoj vesmíru.
Poodhalit tajemství Velkého třesku může projekt nového urychlovače ve švýcarském CERNu, který byl oficiálně spuštěn 21. října 2008. Článek o tom si můžete přečíst například na Technetu. Výzkumu se také věnoval rozsáhlý článek v listopadovém čísle 21. století (11/2008 - V laboratořích CERNu začíná největší experiment lidstva! strana 70-77, autorRNDr. Vladimír WagnerCSc., Ústav jaderné fyziky AV ČR: Praha - CERN), kde je i rozebírána otázka, zda nás tento výzkum může ohrozit, zda urychlovač nevytvoří "černou díru", která by pohltila celou naší plenetu či další objekty v bezprostřední vzdálenosti, jak o tom byl ostatně natočen katastrofický dokument. Vlastně se jedná o tři katasrtrofické scénáře:
1. vznik exotické tzv. podivnůstky (anglicky strangelet). Obavy jsou o to, že po svém vzniku začne přeměňovat normální hmotu na podivnou formu kvark-gluonového plazmatu, ze které se skládá, a postupně tak přemění celou Zemi.
2. Druhý katastrofický scénář je spojen se sjednocováním a vydělováním jednotlivých interakcí, tedy vzájemného působení nejrůznějších sil ve vesmíru, jak to nastalo v nejranějších stádiích rozpínání mašeho vesmíru při dané teplotě a bylo provázeno fázovým přechodem vakua, který měl velice drastický vliv na vlastnosti celého vesmíru. Co když má dojít k vydělení další interakce právě při teplotě, která je teď? Co když příroda čeká jen na nějaký podnět, kondenzační jádro? A co když se tím kondenzačním jádrem stane právě srážka protonů na LHC?
3. Třetím oblíbeným katastrofickým scénářem je vznik už uvedených mikroskopických černých děr.
Autor vysvětluje, že vědci si jsou jisti bezpečností experimentu z následujících důvodů: Hlavní argument je založen na existenci kosmického záření s velmi vysokými energiemi. Na Zemi i na další objekty ve sluneční soustavě neustále dopadá velké množství protonů i těžkých jader, které mají energii o mnoho řádů vyšší, než dokáže připravit urychlovač LHC.
Na Zemi i v dalších místech sluneční soustavy tak dochází ke srážkám, ve kterých se uvolňuje mnohonásobně více energie než u srážek na urychlovači LHC. Proč nevyužijeme k výzkumu tyto jevy a proč tedy stavíme urychlovač? Také na to nám dává autor článku odpověď. Je to dáno tím, hustota částic s velmi vysokou energií je velice malá, takže se pro naše studium nedá využít. Ovšem celková plocha Země a dalších těles sluneční soustavy je obrovská a srážky probíhají už miliony let. Urychlovač LHC bude schopen vyprodukovat jen malý zlomeček toho, co lehce provádí příroda. To, že nepozorujeme žádné známky katastrof ukzauje, že se urychlovače ubávat nemusíme.
K černým dírám: Neliší se však srážky kosmického záření v kosmu a na urychlovači? Jediná odlišnost je v tom, že při srážce kosmického záření je daleko menší pravděpodobnost, že vznikající objekty budou mít vůči Zemi malou rychlost. V případě vzniku podivnůstky je tento objekt elektricky nabitý a navíc vytváří i silnou interakci. I při svém vzniku v kosmické srážce se vlivem styku s okolním prostředím velice rychle zpomalí a dostaneme situaci, která je stejná jako u urychlovače LHC. Z pohledu možného fázového přechodu vakua při vydělování nové interakce je důležitá jen energie srážky.
Zůstává nám případ černé díry. Ale mikroskopická černá díra není klasická černá díra. Buď takto vzniklý objekt a okolní hmota Země na sebe působí tak slabě, že na ohrožení nestačí ani doba, srovnatelná se stářím vesmíru, nebo je existence kosmického záření velmi vysokých energií a neexistence příznaku katastrof ve sluneční soustavě jasným důkazem bezpečnosti experimentů na urychlovači LHC. (Více o LHC na Wikipedii)
Spouštění LHC urychlovače bude trvat několik měsíců a na výsledky si budeme muset počkat v řádu několika nejbližších let. Zatím se vědci potýkají například s nastavením chlazení v urychlovači. Chladí se pomocí tekutého helia a proces trvá až tři měsíce, pokud se v jeho průběhu neobjeví žádná chyba. V tom případě se proces zastaví, prostředí se ohřeje, opraví se problém a znovu se začne s ochlazováním. V první fázi experimentu se počítá s ochlazováním pouze na energii 70% maximální hodnoty. V prvních dvou měsících by mělo dojít k pokusům s prvními srážkami. V listopadu 2008 by měla začít zimní přestávka, plánovaná z důvodů energetické náročnosti celého urychlovače. Spotřeba urychlovače je totiž zhruba 120 MW. V příštím roce (2009) by se už mohlo začít s urychlováním až na mysimální energii. Vždy se bude začínat jen s velmi malým počtem urychlovaných protonů. INtenzita se bude postupně zvyšovat a předpokládaných parametrů désáhne urychlovač nejdříve v roce 2010. Pokud budeme mít velké štěstí, může první objev přijít relativně brzy. S největší pravděpodobností však bude potřeba delší doby pro nabrání dostatečné statistiky na analýzu získaných dat. K tomu bude využit systém GRID, což je obrovitý komplex vzájemně propojených počítačů, který umožňuje zapojit do analýzy a výpočtů řadu velkých počítačolvých farem po celém světě, mezi které patří velká česká počítačová farma Goliáš ve Fyzikálním ústavu AV ČR.
Právě nastavení vhodných parametrů bude nejsložitější: průměr svazků protonů je v řádu mikrometrů, tedy zhruba průměr jemného lidského vlasu. Takový svazek musí proběhnout mnohotisíckrát po velmi přesně definované dráze 27 kilometrů v podzemním tunelu a tyto svazky se pak musí v přesně daném bodě překřížit.