Srážení hadronů v souvislostech
Okolo zahájení zkušebního provozu LHC bylo spousta slávy a informovala o něm většina médií. Pokud vás zajímají detaily, podívejte se na oficiální web laboratoře CERN nebo na stránky českých fyziků o LHC. Chcete-li ale pořádně pochopit, co vlastně budou vědci v CERNu nedaleko Ženevy zkoumat a proč je to důležité, musíte se vyznat v základech dnešní částicové fyziky. Samozřejmě vám nechci radit, abyste se začetli do učebnic pro matfyz. Mám pro vás tip na jednu velmi stravitelnou, útlou knížku.
Jmenuje se Částicová fyzika. Autorem je renomovaný expert v tomto oboru Frank Close, nyní profesor na univerzitě v Oxfordu. Předtím působil v různých významných laboratořích včetně CERN. Na kontě má také několik populárněvědeckých knih. Nemusíte se tedy bát, že by psal sucharským stylem, prošpikovaným odbornou hantýrkou a matematickými rovnicemi.
Opak je pravdou: na necelých sto padesáti stranách vám Close srozumitelně objasní současné představy vědců o podstatě hmoty a o základních stavebních kamenech, z nichž je složena. Kniha má téměř kapesní velikost, takže ji bez problémů přečtete za jeden nebo dva dny. Skutečně praktické; pro první seznámení s částicovou fyzikou si nemusíte hned kupovat nějaký tlustospis.
Stavební kameny vesmíru
V prvních kapitolkách se začíná zlehka: vyprávěním jednak o hmotnostech, rozměrech a energiích v mikrosvětě, jednak o částicích, které tvoří náš „normální" svět nízkých energií. K nim patří dva typy kvarků, nacházející se uvnitř protonů a neutronů, dále třeba elektrony a neutrina.
Potom se dozvíte, jaké přístroje částicoví fyzici používají. Složení hmoty většinou odvozují z výsledků srážek částic, které předtím urychlili na velmi vysoké rychlosti. Obecně platí, že čím rychlejší částice se srazí, tím hlouběji do struktury hmoty můžeme nahlédnout. Dvě kapitoly jsou tedy věnovány urychlovačům a detektorům zaznamenávajícím produkty srážek. Anglický originál knihy vyšel v roce 2004, kdy se LHC už stavěl. Najdete tu tedy i informace přímo o něm.
Následující kapitoly vám rozšíří obzory ještě víc. Představí exotické částice, jež známe jen z kosmického záření nebo z pozemských urychlovačů, ale měly nejspíš obrovský význam v raném vesmíru. A jejich poznání je teď nezbytné pro formulování spolehlivých fyzikálních teorií. Seznámíte se také se základními silami přírody, s jadernými pochody, díky nimž svítí Slunce, nebo s bojem hmoty proti antihmotě a s dalšími dramatickými ději krátce po velkém třesku.
Závěr patří aktuálním otázkám a nevyřešeným záhadám. Některé snad rozlouskne LHC; i o nich je zde řeč. Vědci doufají, že tento nový urychlovač najde teorií předpovězený, leč dosud nespatřený Higgsův boson – částici, díky níž získávají ostatní částice svou hmotnost. Možná pomůže prozkoumat i stav hmoty těsně po velkém třesku nebo důvody vítězství hmoty nad antihmotou ve vesmíru. Dokonce by mohl přinést důkazy o existenci více dimenzí, než jsou naše důvěrně známé tři prostorové rozměry a čas.
Hmota a částice srozumitelně
Knížky se nemusí obávat ani úplný laik. Většina věcí je jasně a jednoduše vysvětlena. Nejpodstatnější fakta jsou zmíněna na více místech, což není vada. Málo platné, opakování je matka moudrosti. Jen několik pasáží v druhé polovině knihy je poněkud zamotanějších, protože na scénu nastupuje kromě důvěrně známých elektronů či protonů celá částicová zoo – miony, tauony, psí mezony (podobnost s pejsky čistě náhodná) a další.
Kvůli omezenému rozsahu textu musel autor leccos jen letmo zmínit. Dovysvětlení by si však zasloužily strunová teorie a principy moderních detektorů částic; u nich by neškodilo ani pár obrázků navíc. Close musel také podstatně zjednodušovat, což chápu. V první kapitole to nicméně přehnal. Píše, že elektrony obíhají kolem atomového jádra. Podle kvantové fyziky lze ale určit polohu elektronu jen přibližně, takže elektron se okolo jádra spíš vyskytuje v jakémsi pravděpodobnostním mraku, než aby obíhal po přesné dráze.
V knize je přiměřený počet obrázků, schémat a tabulek, zato žádné komplikované matematické rovnice. Praktický je slovníček důležitých pojmů, kde najdete i význam slova hadron z titulku. Zájemci o další čtivo ocení seznam doporučené literatury včetně knih dostupných v češtině. Drobnou vadou na kráse jsou gramatické chyby, hlavně typu „neutrina byly považovány" místo správného „byla považována". Není jich naštěstí moc.
Z četby jsem měl celkově dobrý dojem a Částicová fyzika pro mne splnila účel. Díky ní jsem pochopil, co můžeme očekávat od LHC. Budou to nejspíš stejně převratné vědecké objevy, jaké nám přinesl Hubblův kosmický dalekohled.
Knihu publikovalo nakladatelství Dokořán v edici Průvodce pro každého. Loni jsem tu o ní už psal. V této řadě vycházejí překlady z edice Very Short Introduction, vydávané Oxford University Press. Obdobné stručné úvody do zajímavých oblastí vědy píší například i ve Francii, u nás se o totéž snaží Průhledy do budoucnosti.
Tento formát krátkých popularizačních knih se základními informacemi se mi líbí. Je ideální pro lidi, kteří se z různých důvodů potřebují rychle zorientovat v nějakém specializovaném oboru. Buď čistě ze soukromého zájmu, jako teď já při spouštění LHC, nebo kvůli své profesi. Zvlášť novináři píšící o vědě by měli tituly z „Průvodce pro každého" průběžně sledovat.
Částicová fyzika
autor: Frank Close
nakladatel: Dokořán
rok vydání: 2008
161 stran
Hodnocení (0 až 10 bodů): 7