Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vědci z ALICE měli tentokrát štěstí. 23. listopadu 2009, při první fázi spouštění obřího urychlovače částic LHC Evropské laboratoře jaderného výzkumu CERN v Ženevě, se jim podařilo ve vnitřním dráhovém detektoru ITS zaznamenat stopy částic vznikajících ve srážkách dvou proti sobě letících protonů. Pouhých 284 případů protonových srážek získaných při neplánovaném měření během 40 minutového ladění svazků urychlovače jim poskytlo unikátní data k sepsání první vědecké publikace. Experiment ALICE, kterého se již od počátku 90. let účastní i čeští vědci, tak odstartoval novou etapu částicové a jaderné fyziky – studium vlastností hmoty při nejvyšších laboratorně dosažených energiích. Tuto kapitolu spolu s fyziky z ALICE již zanedlouho začnou psát i jejich kolegové účastnící se experimentů ATLAS, CMS, LHCb a TOTEM na témže urychlovači.
Obrovská radost vědců z uskutečnění prvních protonových srážek v urychlovači LHC v CERN byla po necelém týdnu znásobena novou převratnou událostí: v pondělí 30. listopadu velmi brzy ráno dosáhly oba obíhající svazky protonů energie 1,18 TeV, čímž se stal LHC urychlovačem s dosud největší dosaženou energií. I tato energie je ale jen prvním krokem k dosažení maximální plánované energie, která bude pro protony ještě o řád vyšší.
Poprvé prolétly svazky protonů sedmadvaceti kilometrovým tunelem největšího urychlovače na světě v září loňského roku. Prodleva mezi prvním průletem svazků a jejich nynějším pohybem v obou směrech současně byla způsobena závadou urychlovače, při které 19. září 2008 uniklo do tunelu LHC na jednom ze sektorů značné množství tekutého hélia. Následná úprava urychlovače LHC (při níž bylo m.j. protaženo 250 km nových kabelů) mající za cíl zabránit v budoucnu opakování podobné havárie zabrala včetně ohřátí a zpětného ochlazení supravodivých magnetů na teplotu -271,3 oC bezmála 14 měsíců.
Během té doby však experimentátoři z ALICE nezaháleli a důkladně se připravovali na obnovení provozu LHC a na první srážky. 23. listopadu 2009 odpoledne se dočkali prvních dat a již 28. listopadu večer tak mohli odeslat své první výsledky do časopisu European Journal of Physics C – Particles and Fields. Taková pozoruhodná rychlost by bezpochyby nebyla možná bez dokonalé znalosti celé měřící aparatury – složitého a komplexního detektoru ALICE – jakož i bez nesčetného počtu simulací podmínek měření. 20 let budování detektoru a příprav k měření tak bylo završeno prvním zaslouženým úspěchem.
Experiment, jehož název je zkratkou A Large Ion Collider Experiment, se již od počátku 90. let připravuje v Evropské laboratoři jaderného výzkumu CERN v Ženevě. Postupně se do něj zapojilo více než 1000 vědců z téměř 100 institucí ze 30 zemí světa včetně dvou akademických (ÚJF AV ČR, v. v. i., a FZÚ AV ČR, v. v. i.) a jednoho univerzitního (FJFI ČVUT) pracoviště z ČR. ALICE se zabývá studiem vlastností hmoty při teplotách a hustotách, které panovaly ve vesmíru pouhých několik mikrosekund po velkém třesku. Tyto extrémní stavy hmoty lze byť na velmi krátkou dobu a v mnohem menším objemu vytvořit i v laboratorních podmínkách. Je to možné pomocí srážek těžkých jader, které se pohybují rychlostmi blízkými rychlosti světla.
V současné době probíhá několik takových experimentů na „srážeči relativistických těžkých iontů“ RHIC v Brookhavenské národní laboratoři v USA nedaleko New Yorku. Tam byl před čtyřmi lety též za účasti českých vědců objeven nový stav hmoty – kvark-gluonová kapalina. Podstatně lepší podmínky pro laboratorní studium horké a husté hmoty budou již zanedlouho mít k dispozici právě účastníci experimentu ALICE v laboratoři CERN. Tam by měly na podzim příštího roku být vystřídány srážky protonů jadernými srážkami při energiích třicetkrát větších, nežli má doposud rekord držící urychlovač RHIC. Kromě očekávaných nových poznatků o podstatě hmoty nejsou vyloučena mnohá překvapení. Urychlovač LHC bude dokořán otevřeným oknem do neprobádaných hlubin mikrosvěta.
