Ne každý vědní obor má to štěstí, aby měl u svého zrodu tak impozantní osobnost jako česká jaderná fyzika. Byl jí profesor Čestmír Šimáně, muž sečtělý a všestranně kulturní, vzdělaný, který mimo jiné mluvil i sedmi jazyky, latinu nevyjímaje.
Jak jsme vás již informovali, zemřel letos 26. července ve věku 93 let, měsíc po dopsání svého posledního vědeckého článku a stále ještě v práci. Pojďme si ho při polokulatém atomovém výročí blíže připomenout.
Z dřevních dob
Během svého života se stal Šimáně účastníkem neuvěřitelného přerodu ve svém oboru. Začínal v dobách skutečně dřevních: "Po dobu prvních čtyř desetiletí 20. století byla jaderná fyzika akademickou vědou, zdánlivě bezúčelnou. Výzkum na uranovém problému byl lacinou záležitostí. Stál jenom platy několika fyziků a chemiků… Přístrojové vybavení bylo tak primitivní, že bylo až geniální," napsal ve své knize Život mezi atomy.
Kdo byl Čestmír ŠimáněProf. Ing. Čestmír Šimáně, DrSc. (9. května 1919–26. července 2012) se narodil v Opavě. Vystudoval Vysokou školu technickou dr. E. Beneše v Brně (1946), následně působil jako asistent na Masarykově univerzitě v Brně. V letech 1947 a 1948 absolvoval stáž v laboratoři jaderné chemie u prof. Joliot-Curie na Collége de France v Paříži. Po založení Ústavu jaderné fyziky v Řeži sloužil v letech 1955 až 1964 jako jeho první ředitel. V té době (v letech 1961–1964) zároveň působil jako ředitel divize Mezinárodní atomové agentury (MAAE) ve Vídni. Následně byl u založení dalšího střediska jaderného výzkumu u nás, Katedry jaderných reaktorů ČVUT v Praze. Od roku 1967 byl děkanem FTJF, nyní Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské (FJFI). Následně přišlo i jeho další významné mezinárodní působení: v letech 1973 až 1977 byl místoředitelem Spojeného ústavu jaderných výzkumů v Dubně, tedy nejlepšího střediska jaderného výzkumu v tehdejším východním bloku. Do roku 2003 pracoval jako vědecký pracovník FJFI. Po zřízení Státního úřadu pro jadernou bezpečnost ČR byl členem jeho poradního sboru. Od roku 2004 až do své smrti docházel na mikrotron Ústavu jaderné fyziky AV ČR. Svůj poslední článek dopsal měsíc před smrtí. |
V těchto dobrodružných dobách si jaderná fyzika dovolila věci, které by dnes skončily minimálně mediálním popraskem. Na konci 40. let například převoz radioizotopů z Francie do tehdejšího Československa probíhal tak, že zásilku se zářivým materiálem nechali vědci pilotovi na letu Paříž-Praha. Uložena byla v obyčejné krabici, pilot letadla si ji dal k nohám a po příletu předal.
I samotní vědci žili trochu nebezpečně. Během své stáže ve Francii dostal tehdy mladý český vědec třetinu smrtelné dávky záření, protože z velké blízkosti pozoroval svazek deuteria (izotopu vodíku) vystupujícího do vzduchu z urychlovače (cyklotronu) na College de France.
Dnes je jaderná fyzika úplně jiný obor. Samozřejmě, z hlediska vypravěčského v mnoha případech "nudnější", protože je institucializovaná, ale rozhodně výkonnější při hledání odpovědí na otázky kolem nás. Je to zásluhou osobností první generace českých jaderných vědců včetně Čestmíra Šimáněho. (Kromě něj bychom v závorce měli jmenovat určitě také Františka Běhounka, Václava Petržílku či Václava Votrubu.)
Nucená svobodná volba
V případě Čestmíra Šimáněho to začalo jedním nechtěným dobrodružstvím. Studoval brněnskou techniku, ale jako všichni ostatní musel studia v roce 1939 přerušit, když Němci vysoké školy zavřeli. Vystudoval alespoň ve Zlíně strojní průmyslovku (i díky čemuž si později dlouhá léta řadu přístrojů vyráběl sám, vzpomínají kolegové). Nakonec ale skončil nuceně nasazený v Poldině huti v Chomutově. Koupil si v té době knihu o radiochemii, ve které byla zmínka o štěpení uranu a možnosti uskutečnění řetězové štěpné reakce jako možného zdroje energie. Podle vlastních vzpomínek to považoval jen za zajímavost.
Po válce dostudoval brněnskou techniku (tehdy Vysokou školu technickou Dr. Edvarda Beneše), už v té době ho lákala fyzika. Zaujala ho natolik, že svůj volný čas trávil jako asistent v Ústavu experimentální fyziky Masarykovy univerzity v Brně.
Jaderný výzkum v tehdejším Československu se stále více zpožďoval za světem, a tak bylo rozhodnuto, že má vzniknout pracoviště specializované na tuto problematiku. Čtrnáctého června 1946 pak vznikl ústav pro atomovou fyziku. Byla vypsána dvě stipendia na pobyt mladých vědců v laboratořích špičkových vědců v zahraničí. Jedno z nich získal Čestmír Šimáně.
Život s legendou
V letech 1947 a 1948 se tak mohl učit u živé legendy jaderné fyziky: Frédérika Joliota-Curie. To byl manžel Irene Curie, dcery Marie Curie-Skłodowské a Pierra Curie. Nešlo ale jenom o slavné příbuzné, Joliot a jeho žena se stali nositeli Nobelovy ceny za chemii v roce 1953.
Důležité bylo ale i to, co Joliot neobjevil. Čestmír Šimáně ještě dlouho vzpomínal, že na něj hluboce zapůsobilo, jak jeho francouzský mentor se smutkem vzpomínal na to, jak mu unikl fenomenální úspěch: objev neutronu.
Ve své laboratoři manželé zkoumali ozařování berylia částicemi alfa, při kterém vznikalo neznámé záření. Ukázali, že toto záření může uvolňovat protony z jiných látek. Ale Joliovi si nedokázali představit, že by šlo o něco jiné než tehdy známé gama záření, což je proud fotonů. Domnívali se jen, že v případě berylia jde o fotony s velkou energií, když dokáží vyrážet protony z jiných látek.
Když si těchto výsledků povšiml Angličan James Chadwick, uvědomil si, že může jít o něco jiného: proud těžkých částic bez náboje, tedy neutronů. Hypotézu úspěšně ověřil, a objev této částice tedy byl právem připsán jemu. Přitom manželé Joliotovi měli k objevu blíže. Měli zkušenosti i vhodné vybavení. Poučení je jasné: vědci (a asi ani nikdo jiný) nemají lpět na zažitých představách.
Rozhodnutí
Čestmír Šimáně na Mezinárodní konferenci o mírovém využití atomové energie 12. srpna 1955 v Ženevě
Především byla ale francouzská stáž obdobím, kdy se definitivně rozhodlo o Šimáněho vědeckém osudu: stala se jím jaderná fyzika. Pracoval například na konstrukci tzv. Van de Graafova urychlovače, takže stejný typ zařízení pak mohl vzniknout i u nás. Při své druhé stáži byl také u spuštění prvního francouzského reaktoru ZOE (jen výzkumného, s tepelným výkonem 150 kilowattů). Důležité bylo i to, že si vybudoval u Jolioata dobrou pověst. Třeba tím, že přišel s nápadem na zařízení k automatizaci provozu tamního urychlovače a sám ho sestrojil.
Kromě cenných kontaktů bylo pro českou vědu nejdůležitější, že se Šimáně stal jedním z mála tuzemských vědců s přímou zkušeností v moderním jaderném výzkumu. Po návratu se stal prvním zaměstnancem tehdejšího Československého ústavu pro atomovou fyziku a vlastně jeden ze dvou "profesionálních atomových fyziků", řečeno sportovní hantýrkou (tím druhým byl ředitel ústavu Václav Petržílka). Od té chvíle byl Čestmír Šimáně u většiny rozhodnutí důležitých pro další rozvoj jaderné fyziky u nás.
Byl u toho, když ústav získal svoje první samostatné prostory v hostivařském mlýnu, kde býval sklad filmových rekvizit. (Výměnu urychlil i tlak tehdejšího náměstka předsedy vlády Václava Kopeckého na filmaře.) V budově bývalého mlýna našlo své místo šest fyziků a první urychlovač v ČR, který pracoval s radioizotopy dobrodružně dovezenými z Francie.
Postavil, spustil, odešel
Programu jaderného výzkumu u nás chyběla v té době jedna zásadní věc: vlastní reaktor. Vyspělejší státy si svá tajemství chránily, navíc kontakty českých fyziků se Západem začaly z politických důvodů uvadat. Dokonce se zdálo, že si možná budeme muset postavit svůj první výzkumný reaktor sami a Šimáněho kolegové začali ve spolupráci s průmyslem pracovat na jeho přípravě.
V roce 1954 došlo ke změně na mezinárodní scéně a šíření civilních jaderných technologií se výrazně zjednodušilo. Češi získali příslib dodání reaktoru od Sovětů.
Muselo se pro něj najít místo. V červnu 1955 tak nejprve na papíře vznikl nový Ústav jaderného výzkumu. Brzy se ale začalo konta, a v Řeži u Prahy na pravém břehu Vltavy začal na zelené louce vznikat nový areál, jehož jádrem byl právě nový výzkumný reaktor. (Stejný, jaký Sověti postavili v řadě dalších zemí východního bloku.) Prvním ředitelem se stal Čestmír Šimáně.
Klíčový okamžik výstavby nastal podle jeho vzpomínek 24. září 1957 osm minut před půlnocí. V tu chvíli totiž reaktor poprvé jel "vlastní silou". (Řečeno odbornými termíny bylo dosaženo kritického stavu a neutronový tok v reaktoru se poprvé udržel bez pomoci vnějšího zdroje těchto částic.) Došlo k tomu v podstatě ještě uprostřed stavební prací dokončených až v roce 1960.
Čestmír Šimáně na přednášce pořádané v květnu letošního roku
Ředitel Čestmír Šimáně se ovšem v novém areálu příliš dlouho nezdržel. Už mezi lety 1961 a 1964 pracoval jako ředitel divize technických dodávek a jaderných materiálu Mezinárodní komise pro atomovou energii ve Vídni. Díky tomu, že byl tak zdatným polyglotem, měl kromě své oficiální funkce i zajímavou roli tlumočníka při tajných jednáních amerických a sovětských vědců, třeba včetně jednání o technických detailech mezinárodních smluv o jaderných zbraních. V 70. letech působil jako zástupce ředitele v prestižním ústavu v Dubně, což je ve světovém měřítku špičková instituce jaderného výzkumu s ojedinělým vybavením.
Nezastavil se ani po návratu domů, kdy na ČVUT stál u zrodu nové fakulty pro jaderné vědce (Fakulta jaderná a fyzikálně inženýrská). Na téhle fakultě působil jako profesor dalších 40 let. V roce 2004, kdy byl už oficiálně dávno v důchodu, se vrátil do Ústavu jaderné fyziky Akademie věd ČR.
Atomoví fyzici pod Vítkovem
Se záviděníhodnou vytrvalostí chodil až do letošního roku do tunelu pod Vítkovem, kde je, aniž to většina Pražanů tuší, umístěný malý urychlovač částic. Ke gigantům typu LHC má ovšem daleko. Jde o takzvaný mikrotron, urychlovač elektronů, které pak slouží k produkci gama záření.
Nemá takový výkon, aby měl význam při výzkumu částicové fyziky, ten se dnes provádí na mnohonásobně výkonnějších strojích. Hodí se k různým jiným účelům, třeba analýzám materiálů. Přesně odhalí i velmi malé obsahy různých prvků ve vzorku, a tak třeba odhalit nežádoucí příměs.
Také umí určit poměry jejich jednotlivých izotopů, tedy variant stejného prvku s různým počtem neutronů v jádře. Když touhle metodou, která se označuje jako aktivační analýza, zkoumáte například zvířecí nebo lidské pozůstatky, můžete (za příznivých okolností) například zjistit, jestli byli spíše masožravci nebo "vegetariáni". V rostlinných a živočišných tělech je totiž různý poměr izotopů některých prvků. Někdy se také může touto metodou odhalit, kde původní majitel nějakého nálezu strávil většinu života. Poměry izotopů se totiž liší i podle polohy na zeměkouli.
Tato metoda se používala například při kompletní analýze vlasů a vousu Tycha Brahe, která probíhala v Ústavu jaderné fyziky AVČR v Řeži a dalších světových laboratořích. Výsledky bychom měli znát během několika měsíců.
Čestmír Šimáně u urychlovače částic (mikrotronu) pod pražským Vítkovem
Zařízení se používá mimo to i při analýze materiálů, třeba určených pro výrobu kloubních náhrad.
A najde se i jedno ryze české použití mikrotronové laboratoře: zářením z tohoto urychlovače se zkoumá kvalita pivovarnického ječmene. "Přesněji kolegové studují obsah dusíku podle podmínek pěstování a vlivu obsahu tohoto prvku na kvalitu piva," přibližuje Vladimír Wagner z již zmíněného ústavu Akademie v Řeži. (Mimochodem, protože ozáření mikrotronem je slabé a vzorek nepoškozuje, testuje se tu vliv obsahu dusíku na klíčivost.) Pomocí tohoto postupu lze sledovat kvalitu ječmene a odhalit i použití nekvalitní levnější suroviny nebo jiné prohřešky.
Malý a netušený příspěvek jaderných vědců ke každé sklenici oblíbeného českého nápoje jen ukazuje, jak dalekou cestu tato část fyziky ušla: od akademických hrátek několika jednotlivců po tak nečekaně všedně užitečnou metodu. Pokud nebudete mít naléhavější myšlenky, možná nad příští sklenicí piva můžete vzpomenout muže, který tenhle přerod nejen zažil, ale přímo se pod něj podepsal.
