Klávesové zkratky na tomto webu - základní­
Přeskočit hlavičku portálu

Místo s nejslabším magnetickým polem ve sluneční soustavě máme za humny

aktualizováno 
V Mnichově připravili fyzici z tamní techniky ojedinělý experimentální prostor: místnost odstíněnou tak, aby v ní bylo co nejslabší magnetické pole. Chtějí v ní měřit něco na pohled nemožného: rozložení elektrického náboje neutronu.

Nitro místnosti „magnetického klidu“ v Mnichově. Všimněte si, že experimentální prostor se dá celý vysunout po kolejích ven, aby byla instalace a úpravy zařízení jednodušší. Na snímku jsou i dva spolutvůrci magnetické místnosti: vlevo Peter Fierlinger, vpravo Michael Sturm. | foto: TUM

Muzikanti potřebují na práci klid a ticho a vědci také. I když u nich to nemusí být zrovna přímo v akustickém smyslu slova. Astronomové vyhledávají místa bez světelného znečištění, biologové si vytvářejí v laboratoři ostrovy sterility a fyzici na Mnichovské technické univerzitě si doslova postavili oblast „magnetického klidu“. 

Malý experimentální prostor má mít různorodé využití od potenciálně přelomových fyzikálních experimentů (o nich dále) po zkoušky nových výrobků. Konstrukcí připomíná tak trochu matrjošku. Na pohled dosti nevzhlednou konstrukci tvoří hlavně dva velké kovové boxy, jejichž stěny jsou tvořeny vrstvou slitiny niklu a železa zvané Magnifer a jednou vrstvou hliníku uprostřed. Mezi oběma boxy je rozestup 2,5 metru, který podle výpočtů zajišťuje nejlepší stínění, popisují vědci své zařízení v publikaci pro Journal of Applied Physics (kopie je zdarma dostupná na arXiv.org).

Dohromady tyto vrstvy odstiňují i velmi drobné změny v magnetickém poli, ať už je má na svědomí průjezd auta, nebo třeba solární bouře. Vnější vlivy oslabí podle práce německých vědců zhruba milionkrát (tento výsledek se jim od její publikace podařilo ještě vylepšit na úroveň „oslabení“ na cca jednu sedmimiliontinu, píše server IEEE Spectrum). Proti předchozímu nejlepšímu zařízení tohoto typu je to zlepšení zhruba o dva řády (tedy stonásobné).

Vevnitř má být tedy z magnetického hlediska mimořádně stabilní prostředí. Další podobná místa byste našli někde v mezihvězdném prostoru nebo uvnitř supravodiče. Na Zemi takové prostředí mohlo vzniknout až nyní, protože při navrhování komory sehrály významnou roli pokročilé počítačové modely.

Pohled na celou sestavu magnetické místnosti v experimentální hale mnichovské technicky. Samotná experimentální komora je zhruba za lidmi v popředí. Jejich postavení vyznačuje také její přibližné rozměry.

Pohled na celou sestavu magnetické místnosti v experimentální hale mnichovské technicky. Samotná experimentální komora je zhruba za lidmi v popředí. Jejich postavení vyznačuje také její přibližné rozměry.

Hon na neutron

Na samotné experimenty zbývá uvnitř boxu poměrně stísněný prostor, zhruba čtyři metry krychlové, ale na hlavní plánovaný pokus to bohatě stačí. Je jím snaha o něco na pohled nesmyslného: změřit v podstatě rozložení elektrického náboje v neutronu (přesně je to tzv. elektrický dipólový moment).

O této částici sice běžně uvažujeme jako o naprosto neutrální (všichni jsme se učili, že náboj nemá) a pro všechny praktické účely o ní tak můžeme také uvažovat. Ale při dostatečně podrobném pohledu by podle teoretiků neutron přece jen měl vypadat jako slaboučká miniaturní baterie s malým nábojem, který je v ní nerovnoměrně rozložený. A právě tyto nerovnoměrnosti v rozložení náboje by vědci chtěli změřit. 

Pro fyziky je extrémně zajímavé, že různé dnes populární fyzikální hypotézy o povaze vesmíru a jeho dnes neznámých součástí (hypotézy jako supersymetrie a její různé varianty atp., které by chtěly vysvětlit třeba povahu temné hmoty) předpovídají různou míru těchto nerovnoměrností. Pokud tedy elektrický dipólový moment neutronu dokážeme změřit, mohli bychom některé nápady zcela vyloučit a jiné naopak označit za důvěryhodnější a více se věnovat jejich ověřování.

Tak daleko ovšem nejsme. Zatím můžeme říct jen to, že pokud neutron elektrický dipólový moment má, je menší než 2,9×10−26 náboje jednoho elektronu (tzv. elementární náboj) krát centimetr (ten sice není jednotkou SI, ale v tomto případě částicoví fyzikové používají tuto poněkud nestandardní jednotku). To je hranice nejvyššího rozlišení těchto experimentů, jaké jsme zatím dosáhli. Je to neuvěřitelné malé číslo. Už sama jednotka je tak malá, že má v podstatě smysl jen ve světě základních částic, a v tomto případě je před vlastním číslem ještě více než dvacet nul. Ale neutron se zatím nenechal odhalit, a jeho moment by tedy měl být ještě menší.

Pokud tedy v Mnichově opravu dokážou posunout hranici měření ještě o zhruba dva řády níže, jak předvídá jejich model, mohli by se dočkat fenomenálního objevu. Stejně jako v případě „honu“ za elektrickým dipólovým momentem elektronu (o něm jsme psali zde) by se úspěšný objev nepochybně musel dostat do hledáčku Švédské akademie věd, a autoři by se stali žhavými  kandidáty na Nobelovu cenu.

Ale zlepšení o dva řády také nemusí nic znamenat. Skutečná hodnota totiž může ležet ještě o další dva, šest nebo třeba deset řádů níže. Ale i kdyby autoři mnichovské komory „jen“ posunuli hranice rozlišení měření, neúspěch to rozhodně nebude. Tím spíše, že se v zařízení budou provádět i další pokusy, například velmi citlivé měření mozkové činnosti či vývoj nových detektorů a elektroniky.

Autor:




Najdete na iDNES.cz



mobilní verze
© 1999–2016 MAFRA, a. s., a dodavatelé Profimedia, Reuters, ČTK, AP. Jakékoliv užití obsahu včetně převzetí, šíření či dalšího zpřístupňování článků a fotografií je bez souhlasu MAFRA, a. s., zakázáno. Provozovatelem serveru iDNES.cz je MAFRA, a. s., se sídlem
Karla Engliše 519/11, 150 00 Praha 5, IČ: 45313351, zapsaná v obchodním rejstříku vedeném Městským soudem v Praze, oddíl B, vložka 1328. Vydavatelství MAFRA, a. s., je součástí koncernu AGROFERT ovládaného Ing. Andrejem Babišem.