ČÁSTICOVÉ EXPERIMENTY NOVÉ GENERACE - NAŠE POSLEDNÍ HODINA ?

       V roce 2001 začal v americké laboratoři v Brookhavenu pracovat nový urychlovač těžkých jader RHIC. Urychlovač RHIC dokáže svazek urychlených jader rozdělil do dvou částí pohybujících se proti sobě ve dvou prstencích. Tyto prstence se v několika místech protínají a v nich dochází ke srážkám urychlených jader. Energie srážky je tak velmi vysoká. Ve čtyřech místech křížení jsou postaveny dvě větší (STAR a PHOENIX) a dvě menší (BRAHMS a PHOBOS) experimentální zařízení, která studují pomocí složitých systémů mnoha detektorů různé vlastnosti relativistických srážek těžkých jader a hmoty, která při nich vzniká. Při energiích srážejících se jader, které jsou na urychlovači RHIC dosaženy, se již nesrážejí nukleony, ale součásti těchto nukleonů - některé ze tří kvarků, které nukleon tvoří. Vzniká tak kvark-gluonové plazma, což je stav "prahmoty", která se ve vesmíru vyskytla na krátký okamžik, než se zformovaly nukleony. Nyní se ve vesmíru již nevyskytuje, alespoň podle našich současných znalostí. Podařilo se ho na zákmit okamžiku připravit ve výkonných urychlovačích částic v Evropském středisku jaderného výzkumu a Brookhavenské národní laboratoři. Část fyziků ovšem vyjádřila značné obavy z těchto pokusů označovaných jako "částicové experimenty nové generace".

       Plazma, které tvoří hvězdy, jsou jakési mraky volných jader a volných elektronů. V těchto volných jádrech jsou ovšem kvarky stále ještě nesmírně pevně svázány silnou jadernou interakcí v nukleonech. Ale kvark-gluonové plazma se objevilo ve vesmíru zatím jen dvakrát. Poprvé po velkém třesku a podruhé, po odmlce trvající více než 13 miliard let, na planetě Zemi v urychlovačích částic STS a RHIC. A to v zanedbatelném množství a přirozeně na pouhý zákmit času, vymykající se představám lidské mysli. Podle článků v odborných časopisech se jednalo asi o 0,00000000000000000000001 sekundy. Částicové experimenty nové generace, při nichž za teplot až tisíckrát větších než je teplota povrchu Slunce vzniká kvark-gluonové plazma, se ovšem setkaly i s vlnou ostré kritiky některých fyziků, kteří je považují za "hru s ďáblem". Jejich námitka, že se tyto pokusy mohou lidstvu vymknout z ruky, není neoprávněná. Astrofyzikové Martin Rees a Piet Hut (http://www.ids.ias.edu/~piet) studovali hypotézu, že stav vakua, v němž existuje náš vesmír, není pravým vakuem, nýbrž lokálním minimem efektivního potenciálu. V souvislosti se svými výpočty nadnesli otázku, zda by srážkové experimenty nové generace nemohli způsobit fázový přechod vesmíru do stavu pravého vakua.

       Teoretické předpovědi tomu nenasvědčují. Přesněji řečeno, z výpočtů vyplývá, že pravděpodobnost, že by k takovému stavu došlo, je nesmírně nízká. Martin Rees, jeden z největších astrofyziků současné doby, přesto ve své knize Naše poslední hodina (Our Final Hour, 2003) označil experimenty, při nichž vzniká s kvark-gluonové plazma, za krajně nebezpečné. Napsal, že jeden z těchto pokusů ve vysokoenergetických urychlovačích může být naším "pokusem posledním", a upozornil na to, že ani samotní fyzikové, kteří tyto experimenty provádějí, si nemohou být jisti, jaké následky mohou procesy doprovázející srážky těžkých atomových jader vyvolat. Víme, co se stane, vznikne-li větší množství kvark-gluonového plazmatu? Možná ano, ale jde pouze o hypotézy. Vedle toho není vyloučeno, že proces vyvolá např. vznik jakéhosi nového "mikrovesmíru". Není ani vyloučeno, že nemůže vzniknout jakási miniaturní černá díra, která vzápětí v tisícině sekundy vcucne veškerou pozemskou hmotu. Když Rees vyjadřuje obavy, že fyzici v Brookhavenu mohou v miliontině sekundy zničit nejen Zemi, ale i celý vesmír, může se laikovi jeho varování zdát přemrštěné. Ale nejsou tyto obavy přece jen oprávněné?

       Z tohoto důvodu se v Brookhavenu ustanovily dvě vědecké skupiny, Buszova skupina (BJSW) a Darova skupina (DDH), které se nezávisle na sobě nebezpečím plynoucím z experimentů na RHIC zabývají. Soustřeďují se na možnost vzniku katastrofy způsobené existencí metastabilní záporně nabité neznámé hmoty, která může v experimentech vznikat. Obě skupiny podaly jednak teoretické argumenty a jednak vycházely z empirických dat. Jak uvedl časopis Physical Review Letters, skupina BJSW odhadla pravděpodobnost katastrofy během existence srážkového urychlovače relativistických těžkých iontů RHIC na základě existence Měsíce hodnotami 10 exp -5 až 2.10 exp -11 v závislosti na přísnosti přijatých předpokladů. Skupina DDH své odhady odvodila z pozorování délky života supernov a dochází k hodnotám 2.10 exp -6 (pesimistický odhad pomalé katastrofy) až 2.10 exp -8. Otázka zní, zda je ale vůbec nějaká míra nebezpečnosti, byť sebenepatrnější, stále ještě přijatelná. Vážnější zájemce může najít podrobnosti na http://xxx.lanl.gov/abs/hep-th/0009204. Je to ale záruka, že srážkové experimenty s těžkými ionty jsou

       Ale ať je tomu jakkoli, nezbývá nám, než věřit fyzikům, že mají procesy v urychlovačích stále pod kontrolou. Ostatně, lze vůbec odolat takovému lákavému soustu poznání? To je otázka, na kterou nedokáže nikdo odpovědět. Lze odolat novým experimentům, za nimiž se skrývají odpovědi na otázky o samotné podstatě vzniku vesmíru a hmoty? Při posledních pokusech již vznikla plasmatická koule, jejíž teplota byla až 300krát větší než hodnoty naměřené na povrchu Slunce. Úkaz trval pouze nepatrný zlomek vteřiny, ale přesto ho vědci dokázali zaznamenat, protože žhnoucí těleso do sebe vstřebávalo proud částic. Dokonce jich do sebe absorbovalo desetkrát víc, než odborníci původně propočítali. Horatiu Nastase z Brown University, který se na výzkumu podílel, předpokládá, že částice zmizely v jádru ohnivé koule a znovu se pak projevily jako vydávané tepelné záření. Stejně tak se chová i černá díra, pokud pohltí nějaký vesmírný objekt.