Na skúmanie fundamentálnych prírodných zákonov sveta vrátane záhad pôvodu a evolúcie vesmíru sa zameriava experiment ATLAS. Ide o špičkový experiment v oblasti časticovej fyziky, ktorý sa realizuje na Veľkom hadrónovom urýchľovači (Large Hadron Collider – LHC), nachádzajúcom sa v Európskej organizácii pre jadrový výskum (European Organization for Nuclear Research – CERN). Tá sa považuje za najvýznamnejšiu medzinárodnú vládnu organizáciu v oblasti výskumu elementárnych častíc a štruktúry hmoty, sídlo má v Ženeve.
Prvý dizajn kruhového urýchľovača LHC bol navrhnutý v roku 1984 – oproti vtedy existujúcemu urýchľovaču Super Proton Synchrotron (SPS) mal zvýšenú energiu zväzku približne 20-krát. V marci 1992 boli prezentované návrhy na budúce experimenty na LHC, okrem iného experimenty ASCOT a EAGLE, ktoré disponovali veľkými toroidnými magnetickými systémami. Neskôr v lete toho istého roku boli tieto dva spomínané návrhy zlúčené a vznikol už spomínaný experiment ATLAS (z angl. A Toroidal LHC ApparatuS). Na starosti ho má aj vedecký tím zo Slovenska s názvom FVE-BA (Tím Fyziky Vysokých Energií BratislavA), ktorý tvoria pracovníci Fakulty matematiky, fyziky a informatiky Univerzity Komenského v Bratislave (FMFI UK), Katedra jadrovej fyziky a biofyziky.
Tím FVE-BA bol vyhodnotený aj ako špičkový vedecký tím – v druhom kole posudzovania ho vybrala Akreditačná komisia. Ako uvádza jeden z kmeňových pracovníkov katedry a člen tímu Mgr. Pavol Bartoš, PhD., v roku 2003 sa začali inštalovať jednotlivé časti detektoru do tunela, ktorý sa nachádza 100 metrov pod zemou a svojim objemom by zaplnil asi polovicu Katedrály Notre-Dame v Paríži. Po necelých piatich rokoch bol dňa 10. septembra 2008 v detektore detegovaný prvý zväzok protónov. Jedným z najväčších úspechov je objavenie Štandardným modelom predpovedanej častice – Higgsovho bozónu, ktoré experimenty ATLAS a CMS (z angl. Compact Muon Solenoid) ohlásili 4. júla 2012.
K experimentu ATLAS sa konajú konferencie trikrát do roka, pričom raz ročne sa jedna z nich organizuje mimo CERN-u – v jednej z účastníckych krajín. O usporiadateľskej krajine sa vždy hlasuje – minulý rok vedcov kolaborácie ATLAS privítal New York v USA, budúci rok to bude Tokio v Japonsku a tento rok privilégium usporiadateľa najväčšej kolaborácie časticových fyzikov na svete získala Bratislava.
Organizátorom zo Slovenska sa tak naskytla jedinečná možnosť privítať a hostiť popredných svetových vedcov; v dňoch 9. až 13. októbra 2017 tak usporiadali oslavu 25. výročia vzniku experimentu ATLAS. Na prípravách sa organizačne podieľala Katedra jadrovej fyziky a biofyziky FMFI UK v Bratislave. Súčasťou výročnej konferencie bolo aj slávnostné podujatie v Aule Univerzity Komenského, na ktorom vzácnych hostí v mene vedenia univerzity pozdravil prorektor UK prof. RNDr. Peter Moczo, DrSc. S príspevkami vystúpili viacerí predstavitelia kolaborácie, ktorí sa podelili o svoje zážitky s experimentom ATLAS. Podujatia sa zúčastnilo vyše 300 odborníkov časticovej fyziky z viac než 100 inštitúcií z celého sveta. Na oslave, samozrejme, nemohla chýbať torta, ktorú krájal vedúci experimentu prof. Dr. Karl Jakobs.
Ako uviedol vedúci Katedry jadrovej fyziky a biofyziky FMFI UK v Bratislave prof. RNDr. Stanislav Tokár, DrSc., ktorý je aj vedúcim bratislavskej skupiny ATLAS, jadrom programu konferencie bolo ukázať súčasný stav riešených úloh, t. j. aké sú fyzikálne výsledky či aké problémy majú vedci v jednotlivých analýzach, ako aj prediskutovať ďalšie možné riešenia. Veľa času sa venovalo aj otázkam stratégie budúceho výskumu, modernizácie (upgradu) experimentu a podobne.
Kolaborácia ATLAS je podľa prof. RNDr. Stanislava Tokára, DrSc. sústredená okolo detektora ATLAS. „Ide o mnohoúčelový detektor (jeden z dvoch na LHC – druhým je detektor CMS), navrhnutý hlavne na skúmanie hlboko nepružných protón-protónových zrážok pri extrémne vysokých energiách, čím dokáže imitovať procesy, ktoré prebiehali vo veľmi rannej fáze vesmíru, keď bola jeho teplota sto miliónov krát vyššia, než je teplota v strede Slnka. Iný okruh otázok, ktorým sa ATLAS venuje, predstavujú otázky spojené s hlbším pochopením uväznenia kvarkov v protóne či neutróne. Protón totiž nie je elementárna častica – je zložená z kvarkov, ktoré sú v protóne viazané gluónmi, pričom táto väzba je taká silná, že voľné kvarky nepozorujeme. Exaktná teória uväznenia kvarkov by mala bezprostredný dopad na jadrové technológie.“
Doteraz získané výsledky sú podľa odborníka v dobrej zhode s očakávaním, teda s tzv. Štandardným modelom, čo je dnes vládnuca koncepcia vo svete elementárnych častíc. Napriek tomu vedci nie sú s touto koncepciou z rôznych dôvodov spokojní a hľadajú „novú“ fyziku. „Existuje množstvo javov, ktoré súčasný model fyziky elementárnych častíc nevie vysvetliť. Je to napr. tmavá hmota, o ktorej bezpečne vieme z jej gravitačných účinkov, ale nevidíme ju, teda v Štandardnom modeli niet častice, ktorá by mohla tú tmavú hmotu tvoriť. Je to tiež baryónová asymetria, vďaka ktorej došlo k nepatrnému prebytku častíc nad antičasticami (ten prebytok je v pomere 1 : 2 mld.), pričom práve tento malý prebytok spôsobil, že máme materiálny svet, ktorý máme. Ďalej je to tmavá energia, ktorá, zdá sa, funguje úplne inak a ani v rámci existujúcich časticových koncepcií idúcich za Štandardný model, sa nedá vysvetliť.“
Bratislavská skupina ATLAS sa zameriava na niektoré problémy fyziky top kvarku a problémy tzv. Bose-Einsteinových korelácií. Prvá tematika patrí do oblasti skúmania hlboko nepružných procesov, kde vedci skúmajú tie najfundamentálnejšie zákony prírody, druhá tematika je bližšie reálnemu životu – ide o otázky uväznenia kvarkov v protóne. Tím pozostáva zo 6 vedeckých pracovníkov, 7 doktorandov a 3 študentov magisterského štúdia. „Dá sa povedať, že sme v kolaborácii rešpektovaní, svedčí o tom aj to, že pomerne často reprezentujeme ATLAS na medzinárodných konferenciách, oponujeme výsledky analýz iných pracovných skupín, sme nominovaní do edičných rád pre posudzovanie článkov. Navyše, v kolaborácii sme zodpovední za kvalitu dát z hadrónového TILE kalorimetra, kde máme tzv. DQ leadera, teda hlavného zodpovedného za kvalitu dát z kalorimetra.“
Hlavný rozdiel medzi dnešným tímom a tímom do roku 2013, keď vedci uskutočnili svoju prvú samostatnú analýzu, spočíva podľa prof. RNDr. Stanislava Tokára, DrSc. v tom, že v súčasnosti predstavujú skúsenejšiu a väčšiu pracovnú skupinu s množstvom doktorandov – talentovaných mladých ľudí. „Je to aj vďaka štipendiám pre doktorandov a mladých vedeckých pracovníkov. Predtým nám dobrí študenti odchádzali na doktorandské štúdium do zahraničia, takže sme vtedy považovali za úspech, keď sme mali ´až´ 3 doktorandov. Ešte by bolo treba vypracovať program, ktorý by umožnil udržať mladých obhájených vedeckých pracovníkov doma na Slovensku… A ešte lepšie by bolo mať vypracovanú koncepciu rozvoja časticových a jadrových výskumov v SR,“ uzavrel vedúci tímu.
Slovenská republika je členom CERN-u od roku 1993 a jej členstvo je dôležitým uznaním kvality výskumu, úrovne našich vedcov a inštitúcií v oblasti fyziky vysokých energií. Umožňuje našim odborníkom zúčastňovať sa na základnom a aplikovanom výskume svetového významu a mať prístup do unikátnych zariadení.
Odborný garant textu: prof. RNDr. Stanislav Tokár, DrSc., vedúci tímu FVE-BA
Spracovala: Slávka Cigáňová (Habrmanová), NCP VaT pri CVTI SR
Ilustračné foto: Pixabay.com
Uverejnila: VČ