JAK TO BYLO S VELKÝM TŘESKEM

ČESKÝ REPREZENTANT V CERN, FYZIK JIŘÍ KRÁL: "SOUČASNÉ VĚDĚ CHYBÍ PÁR ODPOVĚDÍ NA PÁR ZÁSADNÍCH OTÁZEK. TŘEBA Z ČEHO JE SLOŽENO 85 PROCENT HMOTY VE VESMÍRU. NEVÍME TO ANI V CERN."

JADERNÝ FYZIK JIŘÍ KRÁL(34), MLADÝ MUŽ JAKO VYSTŘIŽENÝ ZE SERIÁLU TEORIE VELKÉHO TŘESKU, má za sebou 12 let vědecké kariéry v ženevském CERN.
V téhle největší evropské instituci experimentální fyziky se podílí na vývoji urychlovače LHC a pro Reflex se pokusil vysvětlit nejen, co a proč dělá, ale taky, jak elitní Evropské středisko pro jaderný výzkum (CERN), vesmír sám o sobě, funguje. V CERN je totiž mimo jiné jediná továrna na antihmotu na světě, kde se vědci snaží přijít na kloub právě tomu, jak to bylo se vznikem hmoty vesmíru, tedy s velkým třeskem.

-Co je na práci v CERN nejtěžší a co nejkrásnější?

Pro nemálo cerňáků je práce zábava. Spíš je potřeba nás krotit, abychom nebyli v práci pořád. Taky si na to už snažím dávat pozor.
Nejhezčí věci v CERN jsou asi i ty nejtěžší: přijít na řešení, které ještě nikdy předtím nikdo nevymyslel, rozlousknout problém, co dával jiným lidem už léta pořádně zabrat. To se dělá tak, že se dají nohy na stůl, ruce za hlavu a zapne se mozek. Jednak ten pohled kolegy pobaví, jednak následně přesvědčí, že na tomhle způsobu práce něco bude; to když z vás pak začnou padat řešení.

 -Vy teorii velkého třesku v CERN v podstatě simulujete, že?

Dá se to tak říct. I když hlavním důvodem našeho snažení je vytvořit všechny možné částice a popsat jejich chování. Z--náme jich něco kolem stovky.

- Jak ty částice, jež generuje v CERN urychlovač, vypadají?

Jsou podivné, půvabné, nabité, neutrální, bílé nebo na chvilku barevné, rotují. Ale to jsou jen jména, jež fyzici dali některým jejich kvantovým vlastnostem. Ve skutečnosti nijak nevypadají, jsou na to moc malé, nelze je popsat obyčejnými lidskými vjemy, nevidíme je. Částice, to je přibližně milióntina z miliardtiny metru, ale stejně je nejlepší si je představit jako bod s nějakým nábojem.

- Čím je vidíte?

Vidět do atomů a hlouběji k elementárním částicím, na to je právě potřeba urychlovač v cernském stylu a jeho experimenty s citlivou detekční elektronikou – detektory. Co ale lidské oko vidět může, je interakce částice s prostředím, jímž prolétá. Když se člověk koukne do jaderného reaktoru, vidí takové hezké namodralé světlo.

- Jak se rozhodnete, které částice se budete snažit v urychlovači vygenerovat?

To je naprosto náhodné. Každá částice má minimální energetický limit pro své stvoření. Proto potřebujeme na stvoření těch těžších větší urychlovače – máme určitou pravděpodobnost, že se v urychlovači vytvoří.

- Jak to přesně funguje?

Tak, že necháváme urychlovač běžet 24 hodin denně sedm dní v týdnu po většinu roku a snažíme se zachytit co nejvíc vytvořených částic. V oné hromadě zaznamenaných částic se pak hledají ty zajímavé, popisují se jejich vztahy a následně píší nové fyzikální zákony, podle kterých si myslíme, že se vesmír chová. Hlavní misí CERN je zkoumat, jak fungují fyzikální zákony na částicové úrovni, a napsat je nebo upravit podle našich pozorování. Aby pak mohl přijít někdo další a použít je k něčemu novému, co pomůže posunout lidstvo dál. Je to hodně tvůrčí práce, pořád něco vytváříme, máme k dispozici vybavení na velmi vysoké technické úrovni, musíme další vyvíjet. Je to magická oblast, kde doopravdy nikdo předtím nebyl.

- Co říkáte lidem, kteří věří v Boha?

Nic. Když se ale zeptají, tak jim řeknu, že je pro něj místo i ve fyzice. Mluvíme-li o přeměně různých typů energie na hmotu, velký třesk je totéž. Velké množství energie se konvertovalo na vesmír. Odkud se ta energie vzala, co je za hranicí vesmíru, co dalo vznik fyzikálním zákonům, proč? Kdo ví. Na druhou stranu ale nemá smysl podporovat kohokoliv ve víře v detailní výklady původu světa a lidí například. To jsou tisíce let staré názory, jež jsou podle dnešních znalostí prostě překonané a je třeba je brát jen jako zajímavý náhled do doby, kdy vznikly a platily.

- Jak nejraději odpočíváte?

Nejlepší relax je práce, po ní se odpočívat nemusí, to je prostě super. Léta trávím ve vzduchu ve větroni, na plachetnici na jezeře, na kole, plaváním v bazénu nebo řece, grilujeme. Na podzim se chodí po horách, než napadne sníh, a jezdí se na festivaly vína a pochutin. V zimě a na jaře skoro každý víkend na prkně, vloni jsme měli na sezónu pronajatou chatu v Alpách s kamarády, letos bude zas. Když mě chytí lenora, kuchtím a pak to baštím u seriálu.

- Četl jste knihu Dana Browna Andělé a démoni, která se odehrává v CERN a je o antihmotě?

Nečetl, ale film jsem viděl. Jako každý podobný příběh je to ovšem čistá fantastika, od znázornění experimentů až po "fakta". Funguje jako naprosto dokonalé PR. Jedna věc v daném příběhu však dává smysl, a to, když by anihilovaly dva gramy antihmoty, uvolnilo by se stejně energie jako při explozi necelých sto kilotun trinitrotoluenu, to už je pořádná rána na úrovni termojaderné hlavice. Vyrobit dva gramy antihmoty, to by ale trvalo pár miliard let.

- Díváte se na seriál Teorie velkého třesku?

Ze začátku jsem se díval. Hodně vtipné. Potom to sklouzlo do normálního sitcomu, z fyzikálního života je tam už málo. V těch prvních dílech jsem se vyloženě našel. Za prvé v těžkopádnosti vyjadřování, za druhé v lehké odtrženosti od světa. Všimněte si, že ta první řada byla ještě prezentována tak, že experimentální fyzika je převážně mužský svět, a to už fakt tak není. To se za poslední dekádu strašně změnilo, celosvětově. Změna to je velmi rychlá a systematicky postupuje od studentek k profesorkám – jak všichni stárneme. Motivace funguje výborně: speciálně u nás v Praze na ČVUT na fakultě jaderné fyziky na tom má podíl pár zaměstnanců, kteří se zasadili o to, aby se ženy nebály na školu přihlásit. Myslím, že to bylo vědomé rozhodnutí, a to je super. Přináší to totiž s sebou úplně novou věc – že se potká fyzik s fyzičkou a už spolu zůstanou. Není to můj případ, ale případ několika mých kolegů ano. A pak si spolu po večerech řeší úlohy.

- Když už o tom mluvíte – CERN je proslulý rovnými příležitostmi, v oblastech fyziky i inženýrství tam pracuje třicet procent žen. Jaká je situace v Česku?

Když jsem studoval, neměli jsme v ročníku žádnou holku. Na experimentální fyzice, kam jsem nastoupil, jsme byli jako mnišský řád: ve třech ročnících za sebou byla jedna jediná žena a ta byla zrovna v Anglii na stáži. Ale teď, v současné skupině, na ČVUT na fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské máme přibližně 50 % fyziček. To je úctyhodný poměr. Holky jsou šikovné a uplatňují se všude možně po světě. Z Česka vychází hodně schopných fyziků a fyziček: teď dostávají doktoráty v Evropě i Americe. A je to doopravdy tak půl na půl.

- Jak si vysvětlujete, že se během pár let urodilo tolik fyziček?

CERN se snaží jít příkladem a motivovat, protože to je cesta, díky níž dokážeme zvýšit diverzitu. Hodně taky pomáhá pozitivní příklad – když to zvládla jedna žena, ostatní vidí, že to zvládla, osmělí se a přijdou. Motivovat ženy, aby šly víc do vědy, se vyplácí: když dostanou důvěru, pak práci zvládnou skvěle.

- V CERN taky pracuje hodně vědců, kterým je třeba přes šedesát nebo sedmdesát, to je taky záměr?

Máme v týmu často starší kolegy před důchodem nebo už v důchodovém věku. I za to jsem vděčný. Když je člověk fyzik a pracuje celý život hlavou, nechce jít na odpočinek. CERN je v tomto ohledu výjimečné místo – starší lidé, i když už nejsou zaměstnanci, mohou být členy CERN, mohou používat prostory, docházet tam, radit ostatním, chodit do kantýny, komunikovat s kolegy, dokonce někteří mají svoje kanceláře. Jsou přínosní, předávají znalosti a zkušenosti. Je to dobré i pro ně, udržují si tak sociální vazby. Tenhle "mezigenerační sen" inspiroval nedávno i zakladatelku Nadace Krása pomoci, Miss World z roku 2006 Táňu Kuchařovou, když vymyslela a spustila český osvětový projekt Stařešina do každé korporace, který začal už loni fungovat. Byla se totiž v CERN koncem roku 2015 podívat a tenhle přístup k fyzikům –seniorům se jí líbil.
Máme tady třeba dva vědce, manželský pár, kteří v CERN začínali skutečně jako mladí, v padesátých letech minulého století – zrovna před třemi dny jsem je potkal v kantýně. Chodí se tam najíst, protože říkají, že neradi jedí doma, občas si tam popovídají. A třeba třiaosmdesátiletý italský fyzik Carlo Rubbia, nositel Nobelovy ceny, má v CERN dodnes vlastní kancelář.

- Ale tak to má za tu Nobelovku, ne?

To má za tu nobelovku, ale kanceláře tam mají i ostatní stařešinové, kteří nobelovku nemají.

- Vy po nobelovce netoužíte?

Kdo by nechtěl. Ale to je vzdálený cíl.

- Leda byste konečně vymyslel, kam se ztrácí ta tajemná antihmota.

Máte pravdu, antihmota je jedno z velkých želízek v ohni, jež by mohlo nějaké poznání přinést. Protože svět, respektive vesmír, ovládají – alespoň podle toho, co víme – čtyři síly: gravitace, která nás drží nohama na zemi, elektromagnetismus, jenž nám brání, abychom tou gravitací propadli do nějaké malé černé díry, silná jaderná síla, která drží pohromadě atomové jádro složené z pozitivních protonů, a nakonec slabá síla, jež působí kolem rozpadů částic. Momentálně se hledá, jestli se antihmota nechová náhodou jinak než hmota, co se týče působení těchto čtyř sil. Rozhodně jsou nějaké rozdíly u slabé síly, to už víme, ovšem zatím nevíme, jak to funguje u gravitace. Nevíme, jak se antihmota v rámci gravitace chová; nikdy to nebylo změřeno. Teď se to v CERN bude zkoumat a dobré je, že Češi – díky ČVUT – jsou v tomhle novém experimentu zastoupeni.

- Co chybí současné vědě?

Současné vědě chybí pár odpovědí na zásadní otázky. Třeba, z čeho je složená většina hmoty ve vesmíru. To zatím nevíme. O nějakých 85 procentech hmoty ve vesmíru nevíme nic – říkáme jí temná hmota. Nevíme ani, kde se schovává anebo proč se nevytvořila veškerá antihmota, zrcadlový obraz hmoty. Jsme složeni z protonů, neutronů a elektronů a víme, že existují i antiprotony, antineutrony a antielektrony. Nevíme ale, kam se při velkém třesku poděly. Hmoty a antihmoty by podle našich teorií mělo vznikat stejně. Ve vesmíru však antihmotu nikde nevidíme, je jakoby ztracená.

- S čím jste si nejraději hrál jako dítě?

S čímkoliv, co vrčelo, jezdilo, létalo, bylo na elektřinu nebo se dalo skládat a rozebírat. Měli jsme obrovské kolejiště, mraky lega, autodráhu, auta na vysílačky a podobně. Pak přišly počítače. První, co si pamatuju, že jsem na počítači někdy na prvním stupni základky dělal, bylo programování a už to tak zůstalo. Nutit počítače dělat, co chci, je pro mě zábava doteď. Konkrétní výzkumy ještě tehdy neexistovaly, ale stejně museli rodiče nějak tušit, že mysl člověka se zásadně formuje v tom nejmladším věku, takže jsme jejich zásluhou měli aktivit a podnětů spoustu. Nějakým záhadným řízením osudu jsem se pak dostal na humanitní střední školu, pražské Gymnázium Jana Nerudy, kde jsem si zjistil, že humanitní vědy nejsou to, co bych chtěl dělat. Bylo tam málo matematiky, chemie, fyziky, co si budeme povídat, hodně literárních seminářů, a já jsem konvertoval k jaderné fyzice. Přežil jsem tu literaturu a odjel během střední školy studovat na rok do Ameriky. Tam jsme měli zajímavé přednášky na tak vysoké úrovni, že jsem koukal jak spadlý z hrušky. Bylo to v Portlandu v Oregonu na západním pobřeží, kousíček nad Kalifornií. Byla to malá, soukromá, trošku alternativní škola, na níž jsem přišel na to, že existuje věda. A pak už to šlo rychle. Vyhrála fyzika.

JAK DAN BROWN ZPOPULARIZOVAL ANTIHMOTU

Byly doby, kdy kromě fyziků měli o existenci antihmoty ponětí jen fandové seriálu Star Trek. Právě ona totiž poháněla vesmírnou loď Enterprise-D, která se mimochodem na televizních obrazovkách poprvé objevila navlas přesně před třiceti lety. A pak přišel okamžik, kdy jsme o antihmotě a o výzkumném středisku CERN náhle věděli všichni. Stalo se to, když americký autor bestsellerů Dan Brown publikoval v roce 2000 svůj v pořadí druhý román Andělé a démoni, čímž strčil všechna současná i minulá PR oddělení CERN a jaderné fyziky obecně jednou provždy do kapsy. Česky próza vyšla v roce 2006, tři roky nato následoval stejnojmenný snímek Rona Howarda s Tomem Hanksem v hlavní roli Roberta Langdona, proslulého harvardského experta na symboliku a leccos dalšího. Příběh obého je prostý: v CERN je brutálně a zjevně rituálně zavražděn věřící vědec Leonardo Vetra, který se snaží dokázat, že věda a církev nejsou v protikladu. S dcerou Vittorií v laboratoři simulují velký třesk a dají vzniknout nebezpečné antihmotě, jež samozřejmě záhadně zmizí. Že by ji ilumináti dotáhli do Vatikánu? Bingo! Kontejner s ani ne gramem antihmoty se podaří na poslední chvíli dostat do helikoptéry, takže látka vybuchne ve vzduchu – její obrovská energie uvolněná při anihilaci tedy nakonec není využita jako zbraň. Zato román a posléze film využity jsou, a to velmi důkladně: pro marketingové účely švýcarské velké neznámé, unikátního střediska CERN. Vědci zprovozní speciální web o "vědě skryté za příběhem" Andělů a démonů, kde vysvětlují, v čem se Dan Brown sekl a kde mohl vysvětlit věci lépe. Například v sekci často kladených dotazů ve vší stručnosti a přesnosti zodpovědí pár základních otázek, jež si při četbě Brownova thrilleru kladl snad každý. CERN pak poskytl k natáčení hollywoodského snímku své laboratoře a dodal i expertykonzultanty, přesto lze v docela slušně hodnoceném thrilleru detekovat drobné nesrovnalosti: "Ve filmu by měl být fyzikální popis přece jen o trochu realističtější než v knize," konstatuje ve svém popularizačním článku Vladimír Wagner z Ústavu jaderné fyziky AV ČR Řež a fakulty jaderné fyziky a informatiky ČVUT Praha, "přesto je pochopitelně podřízen spádu děje a efektnosti. Antihmota je tak připravena na urychlovači LHC. Tam sice při srážkách antičástice vznikají, ale pro produkci většího množství antihmoty není moc vhodný. Film využívá toho, že hlavně jeho detektory jsou obrovské a působí impozantně. Aby jejich mohutnost vynikla ještě více, sledují vědci experiment ATLAS ve filmu při provozu urychlovače přes skleněné okno. Ve skutečnosti to tak z bezpečnostních důvodů není možné…" Jisté jsou tři věci: 1. Konstruovat bombu využívající antihmotu tak, jak je popsáno v Brownově knize i ve filmu natočeném podle ní, nelze. 2. Laboratoř CERN vypadá a funguje přece jen trochu jinak. 3. Bez Dana Browna a Andělů a démonů bychom o existenci antihmoty a laboratoří CERN zřejmě věděli kulové.

JIŘÍ KRÁL

Vystudoval experimentání částicovou a jadernou fyziku na ČVUT, fakultě jaderné a fyzikálně inženýrské. Už během studií vyvinul řídicí systém pro třetinu křemíkového dráhového systému experimentu ALICE v CERN. Doktorát získal na finské Jyväskylské univerzitě, kde pokračoval na ALICE, jednom ze čtyř velkých experimentů urychlovače LHC, studiem kvark-gluonového plazmatu, skupenství hmoty, které existovalo v počátečních fázích vývoje vesmíru. Pro stejný experiment během studia vyvíjel a posléze vedl projekt triggeru pro elektromagnetické kalorimetry, systému, jenž vybírá potenciálně zajímavé srážky částic k uložení. Po studiu získal místo pro mladé vědce a inženýry v CERN na oddělení urychlovačů, kde vyvíjí zařízení pro urychlovače LHC a SPS. Žije v Ženevě a příležitostně organizuje akce pro místní českou komunitu.