Pod čapkou neviditelnosti

Není těžké vypočítat energii kulky vystřelené z pušky - je vždy stejná. Při výbuchu prachu v nábojnici si střela odnáší určitou energii náboje.

Není těžké vypočítat energii elektronu vymrštěného z radio aktivního jádra. Energie, která se uvolňuje při rozpadu, jak se předpokládalo před čtyřiceti lety, se dělí jen mezi elektrony a vlastní jádro. A to vždy podle přísného zákona mechaniky nepřímo úměrně k jejich hmotám.

Jenže jakmile fyzikově změřili energii elektronÚ, zrozpačitěli.

Tenhle výsledek nikdo nečekal: elektrony odnášely z jádra méně energie, než kolik na ně připadalo. A nejen to: i množství této energie bylo pokaždé jiné.

Jak tomu obvykle bývá, nejdříve se předpokládalo, že někde došlo k omylu. Vědci jej horečně hledali ve vlastních pokusech. Prováděli nové a nové pokusy - jimiž chtěli vyvrátit ty předchozí. Ale nic naplat. I nově pokusy nekompromisně potvrzovaly, že část energie jako by se doslova propadala do země.

Tak se zrodila historie o "mizení" energie při beta-rozpadu jader, teorie, která svého času zpusobila takový poprask.

A tehdy některým fyzikÚm napadla buřičská myšlenka: a co jestli pro některé jaderné procesy zákon o zachování energie prostě neplatí? Byl to ovšem nápad tak rouhavý, že jej už předem zavrho vali, a dokonce si zakazovali o něm uvažovat.

Prostě - vědci byli mírně řečeno zmateni. Až Švýcar Wolfgang Pauli přišel záhadě na kloub a tak zároveň zachránil zákon o za chování energie.

V prosinci 1930 zaslal vědeckému semináři v Tubingen sdě lení, které ukončil slovy: "Kdo neriskuje, ten nevyhraje; proto je nutné seriózně uvažovat o každé cestě, která může vést k zá chraně. Žádám vás proto, moji drazí radioaktivní přátelé, dámy a pánové, prověřujte a suďte."

Pauli vyšel z předpokladu, že existuje ještě jedna, dosud ne objevená částice, která vylétává společně s elektronem při be ta-rozpadu jádra. Mezi těmito třemi účastníky rozpadu - elektro nem, jádrem a neznámou částicí - se pak energie dělí už celkem

o nositeli jaderných sil. Nukleony V jádře si neustále vymenUJi mezony pí a to je spojuje do jednotné skupiny podobně jako cirku sové artisty, kteří si spolu pohazují současně několika předměty. Ale zatímco žongléři mají celkem stabilní rekvizity, nukleony si vzájemně pohazují mezony, které samy v mžiku vyzařují a pohlcují. Neutrony a protony si mezi sebou vyměňují mezony s kladným a záporným nábojem, a protony s protony a neutrony s neutrony zase mezony nenabité.

Za tento objev byl Hideki Yukawa vyznamenán v roce 1947 Nobe1ovou cenou.

A tak v roce 1950 jsme už měli svět vybudovaný z protonÚ, neutronÚ, elektronů, mezonÚ mí, mezonu pí a fotonu. Vědci vě děli, jak se z těchto stavebních jednotek vrší gigantická pyramida makrosvěta. A už chápali, proč se libovolný kousek hmoty nemÚže rozpadnout na elementární částice.

Pouze jedno stále nevěděli: kam zařadit mí-mezon?

Za jedné z posledních nocí roku 1846 objevil německý astro nom Johann GalIe novou planetu - a to přesně na místě, které předtím vypočítal matematik Urbain Le Verrier. Dostala jméno Neptun. Byl to triumf klasické fyziky.

"Současná fyzika," napsal v roce 1956 americký vědec Philippe Morrison, "přímo čeká na objev podobného druhu. Mezi jejími . elementárními částicemi existuje takový Neptun - pozoruhodná částice, o níž se fyzikové zmiňují v každém článku, přestože dosud nebyla objevena."

Jakou částici vlastně fyzikové tolik potřebují? A nač?

Po objevení neutronu, protonu a elektronu se zdálo, že odvěká otázka o struktuře hmoty je už konečně zodpovězena - ale vtom se náhle vynořila sice malá, ale dosti závažná potíž.

==~~

~~ __ •

'~~~

.~~q~~ __ •• __ ••

•••• n._'

libovolně, podobně jako se energie střelného prachu dělí mezI illomky vyletující z pušky.

A tím se všechno uspořádalo. Jestliže elektron vylétal s menší energií, pak další, "chybějící" část energie s sebou odnášela zá hadná neznámá.

Ne všichni se postavili za Pauliho hypotézu. Ale všichni fyzikové začali "soudit a domýšlet". Na jedné straně bylo těžké se vzdát základního zákona o zachování energie. Na druhé straně však by zase bylo nutné volky nevolky připustit existenci další, opět ne obvyklé částice v již zcela úplném atomu.

Posuďte sami. Jsou částice tak říkajíc "normální". Zaznamená je Geigeruv počítač, nechají po sobě stopy ve Wilsonově komoře. Neutrony nebo kvanta gama se zase projeví tím, že narazí do pro tonu nebo vyrazí z atomu elektrony.

Avšak tal1le záhadná částice se nechtěla experimentátorum nijak prozradit. A Pauli, jako by se chtěl badatelum navíc ještě vysmívat, dokonce předem připravil "osobní prukaz", do něhož napsal základní charakteristické vlastnosti dosud nepoznané částice: bude lehká, její hmota se téměř rovná nule, nemá elektrický náboj tudíž bude neutrální.

Ale to je přece legitimace neutrina! "Něco malého a neutrál ního" - tak lze přeložit do češtiny tento původně italský název.

Když neutron vnikne do pevné hmoty, urazí ještě několik metru, aniž se dotkne jediného jádra. Zdá se vám to hodně? Nepochybně. Ale to nesllÚte srovnávat s neutrinem. Tato malá prubojná částečka letí pevnou hmotou miliardy let, a navíc rychlostí světla, než. se prvně srazÍ.

Fantastická schopnost pronikání! A v ní je hlavní tajemství neutrina.

V životě se setkáváme se dvěma typy vzájemného pusobení.

Jedním z nich je gravitační přitažlivost. Poznáme ji už v nejútlejším věku, s prvním rozbitým kolenem nebo boulí na čele. Ale přitažlivá síla námi nejen tluče, kromě toho nás vubec drží na Zemi. A stejně tak pevně poutá lVlěsíc na jeho dráze kolem Země a planety ve sluneční soustavě.

S druhým, takzvaným silným vzájemným pf1sobením, jsme se seznámili na příkladu jaderných sil, které udržují v jádře protony a neutrony. Na malou vzdálenost jsou tisíckrát silnější než síly elektromagnetické.

Neutrinem se nám ukázal nový druh vzájemného pusobení slabé. Všechny další elektromagnetické částice mohou spolu reagovat nejruznějšími zpusoby. Na neutrino však příroda jako by zapomněla a nedala mu vubec žádnou možnost volby. Jeho údělem je pouze slabé vzájemné pusobení.

Dokonce velmi slabé - mnohasetmiliardkrát slabší než elektro magnetické, čímž se neutrino stalo v podstatě "nespolečenským". Celé čtvrtstoletí se experimentátorum nedařilo nalézt tuto neobvyk lou částici. Nepolapitelné neutrino proklouzávalo všemi přístroji jako droboučký potěr sítěmi s velkými oky.

Úměrně s tím, jak si vědci stále více uvědomovali úlohu slabého vzájemného pusobení, rostl i význam této částice. Bylo už zřejmé, že neutrina vznikají při jaderných reakcích na Slunci a ve vzdále ných hvězdách. Že jsou prostě všude. Že každý čtvereční centimetr zemského povrchu je každou sekundu probodán nejméně miliardou neutrin. Prostě že vlastně žijeme v bezedném oceáně těchto částic.

Krátce před objevem neutrina přinesl jeden z účastníku expe rimentu svým kolegu.m vánoční dárek. Pod ozdobným papírem byla nabarvená krabička od sirek s nápisem: "Obsah - přinej menším 100 neutrin".

Fyzikurn se podařilo objevit tuhle maličkou neviditelnou částici, až když si postavili jaderné reaktory - obrovské zdroje neutrin. A i tak pouze jedna z 1020 částic, procházejících přístrojem, v něm uvízla. Proud neutrin byl naštěstí tak silný, že k nalezení této částice stačila i tato nepatrná možnost.

A tak v roce 1956 F. Reines a C. L. Cowan z losalamoské labo ratoře zrušili aureolu tajemna kolem neutrina.