Fermilab, špičkové vědecké pracoviště na okraji Chicaga má za sebou řadu významných objevů a přesných měření v částicové fyzice. Mezi odborníky z celého světa už více než dvacet let působí také čeští vědci.
Fermilab, foto: Klára Stejskalová
Miloš Lokajíček, foto: Klára Stejskalová
V laboratořích ležících ve stepi nedaleko Chicaga je živo. Fermilab, laboratoř pojmenovaná po nositeli Nobelovy ceny Fermim, zaměstnává na sedmnáct set lidí z 30 zemí. Hlavním koordinátorem českých vědců je doktor Miloš Lokajíček z Fyzikálního ústavu Akademie věd. " Fermilab je nejvýznamnější částicová laboratoř v USA, která má dlouhou tradici, má objevy, tady se dělají nejšpičkovější částicové experimenty ve Spojených státech. Tak jako máme v Evropě CERN, tak tady je to Fermilab." Naši vědci tu působí přes 20 let: "Začali jsme na experimentu D 0, což byl okruhový urychlovač, dnes se tu provádí neutrinové experimenty, konkrétně projekt NOVA a připravujeme experiment DUNE – což bude obnášet detektory umístěné hluboce pod zemí." V experimentu jde o studium částic, které se nazývají neutrina, což jsou nejhojnější částice ve vesmíru hned po fotonech. A tato neutrina mají vlastnost, že během letu se mění z jednoho druhu na jiný. To je standartní rámec současné částicové fyziky, který popisuje prakticky celý vesmír kromě gravitace.
Pochází svět z antihmoty?
Jana Barker, foto: Klára Stejskalová
Během exkurse po špičkově vybavených laboratořích nás doprovází Jana Barker, vedoucí geodetické části MTI. " Podílím se na experimentu, který studuje konverzi myonu na elektrony bez neutrinového rozpadu. Tenhle výzkum je základním výzkumem fyziky." Pro obyčejného smrtelníka je těžké pochopit, co se ve zdejších laboratořích odehrává. Naprosto laicky a zjednodušeně tím hlavním cílem je vysvětlit původ vesmíru. K tomu ovšem vede složitá cesta. Na výzkumu se dlouhodobě podílí RNdr. Jaroslav Zálešák. " Při měření neutrin ze slunce se spočítalo, jak funguje Sluníčko a měřili jsme počet neutrin, která dolétají na zeměkouli. Přitom jsme zjistili, že nějaká chybí. Tím se přišlo na to, že existuje vlastnost, která mění neutrina, což závisí na energii, a jak daleko uletí. Proto tu vyrábíme ten svazek neutrin, postavíme jeden detektor tady, tomu říkáme blízký detektor, napočítáme kolik neutrinů máme, a osm set kilometrů na sever do Minessoty téměř na hranici s Kanadou, tam máme velký detektor (16 x 16 x 60 metrů), tam počítáme jiné neutriny a z jejich počtu se snažíme stanovit charakteristiky neutrina. Pokud budeme mít štěstí, tak se nám podaří říct proč náš svět je z hmoty nikoli z antihmoty.
Výtahem do hloubky 105 metrů
Jaroslav Zálešák, foto: Klára Stejskalová
" Hlavní důvod, proč je detektor v podzemí, je ten, že z kosmu k nám přilétají stále částice. Většina z nich se rozptýlí v atmosféře, ale ty hodně energetické jako třeba myony, projdou a jsou schopné projít i 100 metry zeminy, ale je jich podstatně méně. Ten vzdálený detektor, je jen trošku zahrabaný a proto tam máme obrovské pozadí z těchto částic. Je to otázka peněz, zahrabat něco o velikosti paneláku. Dune, který bude velkým mezinárodním projektem, bude řádově dražší, něco kolem miliardy dolarů. Detektory budou zahrabané do podzemí do zlatého dolu v hloubce kolem kilometru 600 metrů. A my si z toho uděláme vědecké zařízení," vysvětluje docent Zálešák. " Teď tu začínáme stavět blízký detektor, a v Jižní Dakotě ten vzdálený. Princip je trochu jiný. Ten detektor je naplněný argonem v tekutém stavu, takže se musí zchladit na 80 calvinů, tedy asi o 200 stupňů dolů. Jeho výhodou je, že je elektricky neutrální. Každý detektor má své výhody, výhodou tohoto je, že detekce je kvalitnější. Jde o tzv. třetí generaci. Na to se upnula částicová věda v Americe."
Nový experiment Dune ovšem nemá být zdaleka jen americkou záležitostí. Fermilab se tak podle docenta Lokajíčka stane v příštích desetiletích celosvětovým centrem pro výzkum neutrinové fyziky a čeští vědci, kteří se v oblasti částicové vědy těší značnému renomé, by chtěli být opět u toho.
