BRATISLAVA – Fyzik Michal Kovaľ (35) pracuje v CERN-e, Európskej organizácii pre jadrový výskum, od roku 2016. Jej vedci skúmajú v jadrových urýchľovačoch najmenšie častice hmoty a vzťahy medzi nimi. Michal Kovaľ sa zaoberá rozpadmi kaónov a piónov, ktoré sú aj súčasťou vesmírneho žiarenia.
V rozhovore sa dozviete:
• Ako sa Michal Kovaľ stal zamestnancom CERN-u,
• ako vznikajú elementárne častice pióny a kaóny v prírode a ako v urýchľovači častíc,
• čo je hlavným cieľom vedeckého experimentu v CERN-e, na ktorom sa podieľa,
• prečo nemožno porovnávať princípy kvantovej fyziky s fungovaním ľudskej psychiky,
• aká atmosféra panuje medzi vedcami v CERN-e.
Elementárne častice sú najmenšie časti hmoty, ktoré sa nedajú už viac deliť. Pred zruba storočím boli známe len dve, elektrón a fotón, dodnes ich bolo objavených dokopy už sedemnásť. Je toto číslo konečné?
Zatiaľ posledná elementárna častica, Higgsov bozón, bola objavená v roku 2012. Ale či je naozaj posledná, to je otázne. Dúfame, že nie je.
Prečo?
V CERN-e skúmame nakoľko funguje teória, ktorá opisuje tieto častice a vzťahy medzi nimi. Nazýva sa Štandardný model. Je to dobrá teória, lebo to, čo predpokladá, sa nám darí aj potvrdzovať. Ale nevysvetľuje všetko, čo vo vesmíre pozorujeme. Preto hovoríme, že hľadáme fyziku za Štandardným modelom a je možné, že objavíme aj ďalšie elementárne častice.
Ako ste získali možnosť pracovať pre CERN?
Už počas štúdia na Fakulte matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského som sa zapojil do projektu v CERN-e s názvom „Experiment NA62“, na ktorom pracoval tím z fakulty. Potom som tam získal pracovnú pozíciu odborného asistenta, čo bolo v podstate postdoktorandské miesto na tri roky, ktoré mi umožnilo pokračovať na experimente.
V rámci Experimentu NA62 ste skúmali častice zvané kaóny, dnes sa zaoberáte takzvanými neutrálnymi piónmi. Pióny sú vraj súčasťou kozmického žiarenia a atómových experimentov. No kde v prírode možno pozorovať kaóny? A ako si možno obe tieto zložky hmoty predstaviť?
Aj kaóny možno pozorovať v kozmickom žiarení. V prírode vznikajú napríklad pri zrážkach protónov letiacich od Slnka alebo z vesmíru s atómami vrchných vrstiev zemskej atmosféry. Kaóny a pióny sa podobajú protónom, o ktorých sa učí na základnej škole, ale sú to nestabilné častice, ktoré sa rýchlo rozpadajú. V experimente ich získavame pomocou urýchľovača protónov a ja skúmam práve ich rozpady. (V urýchľovačoch sa častice zrážajú v proti sebe nasmerovaných zväzkoch protónov, ktoré sa pohybujú takmer rýchlosťou svetla. Len tak sa totiž môžu „rozbiť“ a vytvoriť častice, ktoré sa nedajú pozorovať bežne – pozn.red.)
Obidva typy častíc tam produkujeme vo veľkom a dajú sa skúmať súčasne v tých istých dátach, ktoré sú vlastne stopami rozpadov piónov a kaónov zachytenými v detektoroch urýchľovača. V elektronickej podobe ich čítame ako jednotky a nuly. Veľká časť našej práce spočíva nie v behu experimentu, ale v analýze obrovského množstva dát, ktoré počas neho vyprodukujeme.
Čo si na tých dátach všímate?
Našim hlavným cieľom je skúmanie rozpadu kaónu na nabitý pión a dve neutrína (aj neutríno je elementárna častica – pozn.red.), čo je možné vďaka tomu, že kaón je ťažší ako pión. Ale pravdepodobnosť, že kaón sa rozpadne takýmto spôsobom je približne 1: 10 miliardám. V priebehu rokov 2016 až 2018 sme tento rozpad zachytili iba 20-krát. Ale naším hlavným cieľom je zmerať pravdepodobnosť tejto udalosti ešte presnejšie.
To znamená, že potrebujete zachytiť rozpad kaónu na nabitý pión napríklad 100-krát? Koľkokrát do roka môžete uskutočniť takýto experiment?
Áno, stovka je náš cieľ. Experiment beží s väčšími a menšími prestávkami kontinuálne už od roku 2015. Medzi rokmi 2018 až 2021 mal prestávku a znovu pokračuje od roku 2021 až do roku 2025. Aj ostatné experimenty v CERN-e bežia roky, kým naplnia svoj cieľ.
Výskumom v CERN-e sa približujeme k pochopeniu fungovania vesmíru, ale popritom vznikajú aj ďalšie nápady, ako by sa nové zistenia dali využiť. Platí to aj o výskume kaónov a piónov?
Naozaj je to výsostne základný výskum, ale kto vie, či o sto - dvesto rokov sa naše zistenia nebudú dať nejako aplikovať. Prirodzeným vedľajším produktom výskumu v CERN-e a aj v našom experimente je posúvanie znalostí využiteľných v elektronike a detektoroch, ktoré by sa mohli uplatniť napríklad aj v medicíne. Ale nie je to našou prioritou.
Už niekoľko rokov hlásajú rôzni samozvaní guruovia, že ľudská psychika a vedomie funguje na tých istých princípoch ako kvantová fyzika. Tvrdia, že ak sa môže hmota na kvantovej úrovni prejaviť ako energia, môžeme prostredníctvom samotných myšlienok, ktoré tiež považujú za energiu, zhmotniť čokoľvek na čo sa v mysli sústredíme. Viem, že kvantoví fyzici považujú podobné tvrdenia za nezmysel, napriek tomu im mnoho ľudí podlieha a im šíriteľom platia nemalé peniaze. Vedeli by vysvetliť, prečo sa nezakladajú na pravde?
Lebo sa neopierajú o to, čo vieme o kvantovom svete a svete elementárnych častíc. V skutočnosti ani nevieme, čo presne je myšlienka. Nevieme z čoho by malo vyplývať, že je to energia. Toto tvrdenie nemá žiadny vedecký základ.
Priblížte ešte ako sa vedci dostávajú do kontaktu s urýchľovačom častíc. Vraj k nemu niekedy chodia aj na bicykli, pretože má tvar kruhu s obvodom 26,5 kilometra a je umiestnený v hĺbke 50 -150 metrov pod zemou. Bicyklujete pri ňom aj vy?
Hovoríte o Veľkom hadrónovom urýchlovači (LHC), náš experiment prebieha na druhom najväčšom urýchľovači v CERN-e, ktorý sa volá Super Proton Synchrotron (SPS) a má priemer 6.9 kilometra. V tuneli LHC naozaj chodia vedci aj na bicykli, aby rýchlejšie zvládli veľké vzdialenosti, ale ja som to zatiaľ nepotreboval. Do podzemia k experimentu teraz chodievam, iba keď treba niečo skontrolovať, alebo opraviť, vtedy sa samozrejme kvôli rádiácií proces v urýchľovači zastaví. Keď experiment beží, máme pri ňom služby v takzvanej kontrolnej miestnosti, kde sme vždy dvaja. Aj ja som tam preto tento rok už bol. Inak priebežne analyzujem dáta z nášho experimentu v CERN-e z Prahy, kde teraz žijem.
Už štvrtý rok prednášate časticovú a jadrovú fyziku na Karlovej univerzite v Prahe. Prečo ste sa presťahovali?
Moja manželka je tiež fyzička, ale v inej oblasti – s aplikáciou v medicíne. V Ženeve ani v jej okolí nevedela nájsť pracovné miesto vo svojom odbore. Napokon ho našla na Akadémii vied Českej republiky v Prahe a ja som sa zamestnal na Karlovej univerzite. Moja pracovná náplň v CERN-e sa však zmenila len v tom, že nie som zodpovedný za detektor, keďže tam fyzicky nie som denne a nemôžem zbehnúť do podzemia, keď ho treba opraviť. Teraz sa viac zaoberám dátami, ich analýzou, spracovaním a fyzikálnym vyhodnocovaním toho, čo v nich vidím. A keďže analýza dát je prácou v kolaborácii, mám nielen viacej práce na počítači, ale aj s ľuďmi.
V CERN-e je dokopy zhruba osemdesiat slovenských vedcov. Stretávali ste sa s nimi, keď ste v ňom pôsobili interne? Tvoria súdržnú komunitu?
V našom experimente máme približne desať Slovákov, takže kým som bol v CERN-e aj fyzicky, stretávali sme sa často. No vídali sme sa aj so Slovákmi z iných experimentov, napríklad sme spolu chodievali hrávať futbal.
Stretli ste tam aj svetovo známych fyzikov a mali ste šancu sa s nimi rozprávať? Alebo si držia odstup?
Podľa mojich skúseností sú aj známi vedci väčšinou priateľskí a v prípade záujmu sa s nimi dá porozprávať. V CERN-e ich môžete stretnúť v kaviarni, reštaurácii, alebo na rôznych seminároch.
Koľko ľudí zamestnáva CERN?
Na plný úväzok tam pracuje medzi dve až tritisíc ľudí, medzi nich som patril v rokoch 2016-2019. Vyše desaťtisíc ďalších vedcov z univerzít, akadémií vied a iných vedeckých inštitúcií tam prichádza na určité obdobia pracovať na experimentoch, ktoré prebiehajú v CERN-e.
V čase vašej pozície v CERN-e ste žili vo francúzskej dedine. Prečo práve tam? A ako ste sa tam cítili?
Experiment, na ktorom som pracoval, bol práve na francúzskom území CERN-u (CERN leží na francúzsko-švajčiarskej hranici, v meste Meyrin – pozn.red.), takže dochádzať doň z francúzskej dediny bolo bližšie a vďaka lacnejšiemu nájmu aj finančne výhodnejšie. Cítili sme sa tam dobre, aj vďaka tomu, že je to multikultúrna oblasť. Vo Francúzsku býva veľa zamestnancov CERN-u, ale aj iných medzinárodných firiem a organizácií sídliacich v Ženeve ako napríklad OSN. Vďaka tomu sa okolité dediny veľmi rozrástli, je v nich veľa nových bytov aj domov.
Vo Švajčiarsku sa nám narodila prvá dcéra, takže manželka bola v tom čase na materskej dovolenke. Tam je síce kratšia ako u nás, ale keďže CERN poskytoval rodinným príslušníkom svojich zamestnancov podporu, mohla byť s dcérou doma počas celého nášho pobytu.
Ako ste spoznali obe krajiny mimo pracoviska?
Vo Francúzsku sme žili na úpätí pohoria Jura, tvoria ho relatívne vysoké kopce, na ktoré sme radi chodievali. Ale robili sme si aj výlety na švajčiarsku stranu, napríklad k Ženevskému jazeru.
Čo sa vám počas vášho pobytu v CERN-e najviac páčilo?
Pracovná atmosféra v CERN-e. Môže to znieť pateticky, ale sú ňom vedci z celého sveta, ktorí sa snažia posunúť ľudské poznanie a tento spoločný cieľ ich zbližuje.
