Andělé & démoni aneb když se potká věda s Hollywoodem

V evropském výzkumném centru pro částicovou fyziku CERN je nalezen rituálně zavražděný vědec. Do Ženevy přilétá harvardský profesor, symbolog Robert Langdon, aby pomohl rozluštit záhadný symbol, který kdosi umučenému vědci vypálil na hruď, a dochází k šokujícímu zjištění: cejch je dílem iluminátů, tajného bratrstva, které podle veškerých důkazů již dávno zaniklo. Nyní se však ilumináti znovu objevili na scéně s plánem pomstít se svému odvěkému nepříteli - katolické církvi. Z CERNu současně mizí čtvrt gramu antihmoty, jejíž anihilací může dojít k výbuchu o síle pěti kilotun trinitrotoluenu a zničit vše v okruhu více než půl kilometru... V CERNu se čeká na druhé spuštění největšího experimentálního zařízení na světě - urychlovače částic LHC (Large Hadronic Collider), které je schopno urychlit dva proti sobě jdoucí svazky částic na rychlost dosahující více než 99,9 % rychlosti světla. Výsledkem jejich vzájemné srážky bude sprška nových částic, jejichž studium výrazně posune současný stav porozumění podstatě hmoty, energie, prostoru a času. V CERNu byla natočena řada scén z nové filmové adaptace románu Dana Browna „Andělé a démoni“ v režii Rona Howarda. Před jeho světovou premiérou, která je plánována na 15. května 2009, zorganizovaly Sony Pictures v CERNu ve dnech 12. a 13. února tiskovou konferenci, spojenou s prohlídkou detektoru ATLAS, na kterou byl jako jediný z České republiky pozván Technický týdeník. Langdon zmateně zíral na trubici. „Tohle má být urychlovač částic?“ Zařízení vypadalo úplně jinak, než si ho představoval. Bylo naprosto rovné, v průměru mělo asi metr, táhlo se tunelem, kam oko dohlédlo, a ztrácelo se ve tmě. Vypadá to spíš jako nějaká hypermoderní kanalizace, pomyslel si Langdon. „Já myslel, že urychlovače částic jsou kruhové.“ Vždyť tenhle urychlovač tvoří kruh,“ řekl Kohler. „Takhle vypadá, že je rovný, ale to je jen optický klam. Při tak velkém obvodu tunelu se zakřivení nedá postřehnout – je to jako se zakřivením Země.“ Langdona to naprosto ohromilo. Tohle že je kruh? „Ale... to je tak obrovský?“ „Je to největší přístroj na světě. V průměru má přes osm kilometrů. A na délku sedmadvacet.“ LHC je instalován v tunelu skutečně o délce 27 km, který je zakopán v hloubce 50 – 150 m pod zemí. Účelem tohoto zařízení je realizace čelních srážek svazků tvořených částicemi stejného typu – protony nebo ionty olova. Svazky jsou připravovány ve stávajícím řetězci urychlovačů v CERNu a poté jsou injektovány do LHC, kde putují vakuem srovnatelným s mezihvězdným prostorem. Prstencem jsou svazky vedeny pomocí supravodivých magnetů provozovaných za extrémně nízkých teplot. Každý svazek se skládá z téměř 3000 shluků částic, přičemž každý z těchto shluků obsahuje kolem 100 miliard částic. S rychlostí blízkou mezní rychlosti světla každý proton v LHC oběhne celý okruh 11 245krát za sekundu. Za 10 hodin provozu tedy urazí dráhu větší než 10 miliard km – dost na to, aby doletěl k planetě Neptun a ještě se vrátil zpět. Takto realizované částicové srážky jsou nejenergetičtější, jaké byly kdy v laboratorních podmínkách pozorovány. K jejich studiu budou sloužit čtyři obrovské detektory: ALICE, ATLAS, CMS a LHCb. Detektor ATLAS je koncipován k detekci produktů srážek protonů, jejichž celková energie je 14 TeV. Skládá se ze čtyř hlavních částí: vnitřního detektoru, který měří hybnost každé nabité částice; z kalorimetrů, které měří energii nesenou částicemi; z mionového spektrometru, který identifikuje a měří hybnosti mionů (nestabilní elementární částice se záporným nábojem a spinem ?); ze systému magnetů, které ohýbají dráhy nabitých částic za účelem měření hybnosti. „Ti, co pracují v CERNu, se snaží najít odpovědi na otázky, které si lidstvo klade už od počátku věků. Odkud jsme přišli? Z čeho jsme?“ „A tyhle odpovědi se dají najít ve fyzikální laboratoři?“ „Říkáte to nějak překvapeně.“ „Taky překvapený jsem. Mně tyhle otázky připadají spíše duchovní.“ „Všechny otázky byly kdysi duchovní, pane Langdone. Lidé se k duchovnu a k náboženství odjakživa obraceli, když bylo potřeba zaplnit mezery, které věda nebyla s to uchopit. Východ a západ slunce se dřív připisoval Héliovi a jeho ohnivému vozu. Zemětřesení a přílivové vlny, to byl hněv Poseidónův. Věda už dávno prokázala, že šlo o falešné modly. A zanedlouho prokáže, že falešnými modlami jsou všechna božstva. Dnešní věda skýtá odpověď téměř na každou otázku, kterou si člověk může klást. Těch nezodpovězených zbývá jen pár, a ty jsou čistě metafyzické. Odkud přicházíme? Proč tu jsme? Jaký je smysl života a vesmíru?“ Langdon nestačil žasnout. „A na tyhle otázky se v CERNu snažíte odpovědět?“ „Já vás poopravím. My na ně v CERNu odpovídáme.“ Proč mají elementární částice tak rozdílné hmoty? Dvě největší tajemství jsou, jak částice hmotu získávají a jak jsou spolu svázány hmota a energie. Pro vysvětlení této záhady byla teoretickou fyzikou předpovězena existence nové částice - Higgsova bosonu. Pokud tato částice skutečně existuje, detektor ATLAS ji najde a tím se lidstvo posune z hlediska porozumění hmotě o obrovský krok dopředu. Detektor ATLAS přivádí experimentální fyziku do zcela nové oblasti. Nejvíce vzrušující je vždy zcela neočekávané překvapení – nové procesy a částice, které by mohly změnit naše porozumění energii a hmotě. ATLAS nám přinese poučení o základních silách, jež formovaly náš vesmír od počátku času a které také způsobí jeho zánik. Mezi neznámými, které by se nám mohly rozkrýt, jsou další dimenze prostoru, mikroskopické černé díry a potvrzení teorie strun. LHC vytváří podmínky, jež zřejmě panovaly ve vesmíru krátce po Velkém třesku, a proto by nám mohl pomoci pochopit, proč náš současný vesmír vypadá právě tak, jak vypadá. Detektor ATLAS snad zjistí, proč je převládající hmotou ve vesmíru neznámý typ, tzv. temná hmota. Pokud je temná hmota složena z dosud neznámých částic, ATLAS by je měl odhalit a objasnit její tajemství. „Vesmír obsahuje hmotu dvojího typu. Což je vědecký fakt.“ Vittorie se obrátila na Langdona. „Co říká Bible o stvoření světa, pane Langdone? Co že to Bůh stvořil?“ Langdona to zaskočilo. Netušil, s čím to má souviset a proč. „Bůh... ehm... stvořil světlo a tmu, nebe a peklo...“ „Přesně tak,“ přitakala Vittorie. „Stvořil protiklady. Symetrii. Dokonalou rovnováhu. Věda, pane řediteli, tvrdí totéž co náboženství – že všechno, co vzniklo při Velkém třesku, má zároveň svůj opak.“ „Včetně hmoty samotné,“ zašeptal Kohler jakoby pro sebe. Od počátku vesmíru to vypadá, že z nějakého důvodu byla lehce upřednostněna forma hmoty, ze které je vytvořen svět, v němž dnes žijeme. Bez ní bychom neexistovali: nebyly by zde hvězdy ani planety ani lidé – pouze energie. Všechno to začalo v obrovském žáru Velkého třesku, kde byly částice hmoty vykovány z čisté energie. S každou částicí hmoty se ale současně narodilo i její „dvojče“ – antičástice se stejnou hmotou, ale opačným elektrickým nábojem. V prvních okamžicích existence světa zde panovala rovnováha – hmota i antihmota byly vytvořeny ve stejném množství. Pak ale pouhou jednu sekundu po Velkém třesku všechna antihmota zmizela a s ní i většina hmoty. Zbyl jen nepatrný kousek, ze kterého je stvořeno vše, co okolo sebe vidíme: od hvězd a galaxií až po Zemi a veškerý život, jehož je nositelem. Co se ale stalo s veškerou antihmotou? To je jedna z nejzáhadnějších otázek částicové fyziky, na níž se fyzici z CERNu pokoušejí nalézt odpověď. Jestliže se hmota a antihmota dostanou do kontaktu, zcela zanihilují. Tento výbušný vztah vede ke dvěma otázkám. Pokud byly hmota i antihmota stvořeny během Velkého třesku ve stejném množství, proč žijeme ve vesmíru, který se zdá být složen jen z hmoty? Mohly nějaké neznámé mechanismy zabránit, aby došlo k úplné vzájemné anihilaci obou? Nebo, mohou někde v zastrčených okrajích vesmíru stále přežívat zbylé klastry antihmoty, jak předpokládal Paul Dirac? V současné době nemáme žádný důkaz o existenci většího množství antihmoty ve vesmíru, i když experimenty prováděné v posledních 40 letech dokázaly existenci malého rozdílu v chování některých částic a jejich antičástic. Tato jemná asymetrie (známá jako narušení CP) lehce upřednostňuje normální hmotu, což však nestačí na to, aby to vysvětlilo proč se antihmota vytratila z vesmíru. Je antihmota užitečná? Antičástice lze vyrobit v urychlovači částic, který simuluje vysokoenergetické podmínky, jež panovaly na počátku vesmíru, i když to je stále ještě velmi daleko od výroby antihmoty. První atomy antivodíku byly v CERNu vyrobeny až v roce 1995. Antielektrony (pozitrony) se úspěšné využívají v pozitronové emisní tomografii (PET) pro medicínské zobrazování. Jednoho dne by mohlo být dokonce možné používat antiprotony pro ozařování nádorů. První fáze této aplikace je studována v CERNu v rámci antihmotového buněčného experimentu (ACE). Již se prokázalo, že antiprotony jsou 4krát účinnější v likvidaci nádorových buněk než protony. Budou v budoucnosti existovat vozidla s pohonem na antihmotu jako vesmírné plavidlo z Hvězdných válek? Antihmotu v žádném případě nelze použít jako „zdroj“ energie. Na rozdíl od solární energie, uhlí nebo ropy se antihmota v přírodě nevyskytuje; nejdříve musíme vyrobit každou jednotlivou částici a pak musíme investovat mnohem více energie než bychom mohli získat zpět v anihilaci. Lze antihmotu z CERNu ukrást? V žádném případě. Skladovat antičástice je velice složité, poněvadž ihned, jakmile se dotknou normální hmoty, zanihilují. Ke krádeži antihmoty by tedy bylo zapotřebí ukrást i skladovací zařízení. Tyto „magnetické pasti“ potřebují supravodivý magnet a kryogenní soustavu o hmotnosti několika tun, a i ta dokáže uchovat pouze nepatrné množství antihmoty – méně než triliontinu gramu antihmoty. Lze vyrobit antihmotovou bombu jako v r ománu Andělé a démoni? Za současného stavu produkce by to trvalo přes dvě miliardy let, než bychom vyrobili dostatek antihmoty (kolem 1 g) na bombu se stejnou ničivostí jako „typická“ jaderná bomba. Ve skutečnosti, kdyby se sebrala veškerá antihmota, která kdy byla v CERNu vyrobena, a nechala by se zanihilovat, získali bychom energii, která by sotva stačila k rozsvícení jediné elektrické žárovky na pár minut. „Fyzika?“ vykřikla Vittorie. „Já myslela, že miluješ Boha!“ „To ano, a moc. A právě proto chci zkoumat jeho božská pravidla. Fyzikální zákony jsou plátnem, které si Bůh napnul, aby na ně vymaloval své mistrovské dílo.“ Hlavním motivem vinoucím se celým Brownovým románem, a také celou filmovou adaptací, je odvěký střet vědy a víry (spíše náboženství). Toto téma sledovala i většina otázek kladených na tiskové konferenci v CERNu, které se zúčastnily hlavní hvězdy filmu: Tom Hanks a Aylet Zurerová, režisér Ron Howard a za CERN Rolf Landua. V románové předloze je předloženo vyústění v duchu New Age: „Víra je univerzální. Jen si můžeme zvolit konkrétní způsob jejího vnímání. Někdo se modlí k Ježíši, někdo putuje do Mekky, někdo zkoumá subatomární částice. Ve finále ovšem všichni jen a jen hledáme pravdu, to, co nás přesahuje.“ Ve filmové adaptaci jsou filosofickoteologická témata upozaděna na vrub akčních scén, zvláště brutálních vražd. Na tiskové konferenci se tomuto tématu pochopitelně všichni chtěli spíše vyhnout. Konec konců jsou jen aktéry v cizím smyšleném příběhu a jejich osobní postoj k těmto otázkám není podstatný. Velmi obratně ukončil tuto diskusi Tom Hanks větou, že člověk potřebuje ke svému životu tajemství (angl. mystery – také ale svátost), které ho pozdvihuje a inspiruje a které on sám nachází v kostele. Stejný dotyk „tajemna“, ale pocítil i zde, když ho svezl rychlovýtah 90 m pod zem a stál tváří v tvář obrovskému detektoru ATLAS, proti němuž byl menší než mravenec (ATLAS je dlouhý 45 m a vysoký 25 m). Jeho pocity mohu sama plně potvrdit. Film „Andělé a démoni“, ač jistě bude kasovně úspěšný, má nepochybně velmi daleko k hodnotným dílům kinematografie a za pár let si zřejmě na něj už nikdo ani nevzpomene. Jeho historickou zásluhu mu ale jistě neupře CERN a s ním celá světová fyzikální komunita. Lepší reklamu a popularizaci fyziky elementárních částic a samozřejmě i CERNu samotnému (i když lehce pokřivenou) si snad ani nelze představit. U vchodu jim vévodila zvlášť výrazná pamětní deska. Jak procházeli kolem, Langdon zpomalil, aby si přečetl, co je v bronzu vyryto. CENA ARS ELECTRONICA za kulturní přínos digitálnímu věku se uděluje Timu Bernesovi Leemu a CERNu za vynález sítě WORLDWIDE WEB. Tak to mě podrž, pomyslel si Langdon. Ten člověk si nedělal legraci. Langdon se vždycky domníval, že internet je americký vynález. Andrea Cejnarová, CERN , Ženeva