Dnešní fyzici byli na Einsteinovu teorii relativity opět krátcí

V září loňského roku se ve vědeckých kruzích rozšířila zpráva, že italský tým fyziků OPERA vyvrátil Einsteinovu teorii relativity tím, že dokázal, že se jisté neviditelné částice - neutrina - pohybují rychleji než světlo, což podle Einsteina není povoleno nikomu (je to stejně ilegální jako cestování zpět v čase). Dalo se však výsledku věřit?

Neutrina se vytvářela rozpadem dalších částic (tzv. pionů a kaonů, vzniknuvších ze srážek protonů) v jednom z menších urychlovačů Evropské organizace pro jaderný výzkum (CERN) nedaleko Ženevy. Jejich svazek byl nasměrován skrze skály směrem do střední Itálie. Neutrina procházejí hmotou skoro jako duchové, a tak je těžké zaznamenat je. Jen pár tisíc neutrin z CERN zachytily detektory v podzemní šachtě v Gran Sassu, kde neutrina narazila do atomových jader.

S pomocí GPS navigačních přístrojů bylo možné s 20centimetrovou přesností změřit asi 730kilometrovou délku trasy, kterou neutrina urazila, i čas, který neutrinům let zabral. Vydělením dráhy a času fyzici získali rychlost, která přesáhla rychlost světla ve vakuu o 0,002 procenta: neutrina se údajně dostala do cíle o 60 (plus minus 10) nanosekund rychleji, než podle Einsteina měla.

Asi stovka experimentálních fyziků (původně studujících tzv. oscilace neutrin) překypovala jistotou, že svou práci odvedla bezchybně. Přesto jejich tvrzení nebrala většina teoretických fyziků vážně: teorie relativity byla ověřena mnoha způsoby a fungovala dosud na výbornou. Navíc rychlost neutrin byla téměř přímo měřena pozorováním supernov a experimenty nejen na urychlovačích.

Lidé jako já proto tvrdili, že italští soudruzi určitě někde udělali chybu.

Já například vsázel na chybu v užití GPS. A opravdu, ve středu otiskl časopis Science později potvrzené zvěsti o tom, že zádrhel už našli.

Vlastně se našly chyby hned dvě: nepřesné odečítání synchronizačních impulzů a zejména uvolněné připojení optických vláken spojujících GPS navigaci s kartou uvnitř jednoho počítače. Ačkoli přesná čísla ještě zveřejněna nebyla, zdá se už jasné, že problém s optickým kabelem téměř přesně oněch chybných 60 nanosekund vymaže.

Z tohoto příběhu plyne řada poučení. Zaprvé, experimentální fyzici nejsou neomylní. V podobně složitém experimentu se mohla skrývat chyba na mnoha místech a na jednom nebo dvou z nich se také skrývala.

Zadruhé, velikost týmu nezaručuje, že se vědci vyhnou chybám. Velký počet vědců snižuje pocit zodpovědnosti každého z nich. Kvůli dělbě práce nakonec stejně určité činnosti zbudou na "slabší články" v týmu a může dojít k chybě, které si někdo nevšimne. Jak praví přísloví, nejlepší práce je práce týmová, ale dva lidé už jsou příliš mnoho.

Zatřetí, teorii relativity a několik dalších pilířů dnešní vědy nebude snadné vyvrátit už proto, že jsou nejspíše zcela pravdivé.

Začtvrté, a to je obzvláště důležité pro novinářskou profesi, senzační výroky o neuvěřitelných objevech se snáze šíří a o to opatrněji by čtenáři k takovým zprávám měli přistupovat. Vidina radikálního objevu může přinést slávu i peníze vědcům i všem, kteří ohromující zprávě pomohou na svět, a to vyvolává jistou ozvěnu. Rozumný čtenář by měl takovou ozvěnu "odfiltrovat", vidí-li, že někdo nejspíše argumenty pro senzační tvrzení vylepšil.

Tým OPERA sice není součástí CERN, ale CERN tak trochu vzal OPERU pod svá křídla a zajišťuje pro ni například tiskové zprávy. Hlavním experimentem probíhajícím v CERN je samozřejmě experiment na velkém hadronovém srážeči (LHC), kruhovém tunelu o obvodu 27 kilometrů, napěchovaném supravodivými magnety, které pomáhají v urychlování protonů téměř na rychlost světla. Z produktů bilionů srážek protonů studovaných detektory v tunelu mohou fyzici určit vlastnosti elementárních částic v přírodě.

Cena urychlovače LHC je asi 200 miliard Kč (fyzici celého světa na tu sumu "šetřili" v podstatě 20 let) a zařízení spotřebovává stejně elektrické energie jako město Ženeva. Obyčejný člověk možná nechápe, proč se tolik peněz "vyhazuje" za podobné věci. Ovšem největší experiment v dějinách lidstva je třeba srovnat s jinými náklady: suma je například 40krát nižší než dluh řecké vlády.

Jak fanoušci fyziky vědí, na LHC se dějí a ještě budou dít senzační věci.

Na sklonku roku 2011 zařízení téměř objevilo "boží částici", Higgsův boson, o hmotnosti 125 gigaelektronvoltů. Oficiálního potvrzení objevu, které je nejspíše jen formalitou, se dočkáme letos na jaře. LHC může objevit i další částice, skrývající se v pozadí všech jevů ve vesmíru. Kromě toho se v laboratořích jako CERN čas od času objeví skvělé věci jako web (Internet).

A to snad za to stojí.

LN, 27.22012

Autor je fyzik a publicista