| |||
|
Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. | |||
|
Střípky z expedice Eurolabs
Petr Kulhánek
Milí čtenářové,
pravděpodobně jste si všimli, že v posledním období bulletin několikrát nevyšel. Výpadek byl způsoben naší patnáctidenní expedicí za velkými evropskými laboratořemi, ze které Vám nyní přinášíme krátkou minireportáž. Podrobnější informace připravujeme a budou zveřejněny později v kompletní obrazové galerii. Dvacítka nadšenců projela v automobilech zhruba 4 000 kilometrů, aby zažila neslýchané a uzřela nevídané. Expedice začala dne 4. září ráno, kdy jsme naložili něco málo potravin pro první den jízdy (některým jedincům vydržely až do konce expedice a ožívaly vlastním životem) a skončila 19. září ve večerních hodinách v jedné čínské restauraci, kde jsme se snažili na poslední chvíli vylepšit naši stravovací bilanci. U podobných akcí se nás lidé často ptají, kolik to stálo a kdo to zaplatil. Někteří se tedy ani neptají a jen šíří své vize o našem financování, ze kterých lidovou tvořivostí a lidskou fantazií nakonec vyplyne, že jsme necestovali ve starých autech, ale zapůjčenými tryskáči, bydleli v šestihvězdičkových hotelích a stravovali se vybranými lahůdkami servírovanými na zlatých podnosech. Tedy pro jistotu hned v úvodu: každý si veškeré náklady platil sám, cestovali jsme ve starých autech (mému je 11 let) a bydleli v těch nejpodřadnějších, ale o to kouzelnějších kempech a hotelích.
Přibližná trasa expedice.
Kráter Ries
Prvním naším cílem byl německý kráter Ries. Vznikl dopadem přibližně kilometrového tělesa někdy před 14 miliony lety. Těleso vyhloubilo kráter o průměru 24 kilometrů a na jeho okraji zdvihlo horniny o 150 metrů. Tento kráterový val je dodnes velmi dobře patrný. Vyvržené přetavené horniny dopadaly do vzdálenosti mnoha set kilometrů a právě z nich by měly pocházet české vltavíny. Uvnitř kráteru dnes leží malebné městečko Nordlingen s muzeem věnovaným historii kráteru. Městečko je obehnané hradbami, po kterých ho lze snadno obejít. Kráter samotný je dobře patrný na satelitních snímcích, nicméně kráterový val je vidět i z mnoha míst krajiny.
Znaveni cestováním po kráteru končíme první den v hotelu v městečku Westhausen, kousek za okrajem kráteru. Recepční svou povahou připomíná typickou naivní blondýnu z mnoha vtipů. Vydává nám klíče, aniž by chtěla jakýkoli doklad. Je si totiž vědoma, že by musela kamsi zapisovat naše nacionále, což je zjevně nad její možnosti. Z téhož důvodu nechce ani platbu za hotel a ve své naivitě doufá, že to za ni vyřeší někdo jiný později, snad ráno. Když jsem jí vnutil peníze (dobré účty dělají dobré přátele) obrátila oči v sloup a začala shánět někoho, kdo by dokázal částku naťukat do počítače. Nakonec se ubytováváme a scházíme se na přízemní terase téměř prázdného hotelu. Asi po půl hodině se objevil jiný zaměstnanec, který suše oznamuje, že v Německu je zakázané seděti na hotelových terasách, pojídati vlastní jídlo a popíjeti vlastní nápoje. Nedá se nic dělat, odcházíme tedy šířit svinčík do hotelových pokojů. Zákony a nařízení je třeba respektovat, zejména v pořádkumilovném Německu.
Kráter Ries a jeho okolí. Modré body jsou místa, která jsme v kráteru navštívili.
Most Kocher a muzeum letectví v Sinsheimu
Je sobota a první návštěva velkého vědeckého zařízení je plánována na pondělí. Proto se cestou do Karlsruhe zastavujeme na dvou místech. Prvním je zastávka pod dálničním mostem Kocher, který byl zprovozněn v roce 1979. Jde o nejvyšší most v Německu (nad údolím ční do výše 185 metrů) a do roku 2004 byly jeho pilíře nejvyššími mostními pilíři na světě. Pohled zdola na spodní část mostovky, jež se zdánlivě dotýká plujících oblaků, je fascinující. Nikdy jsem nic podobného neviděl.
Most přes údolí Kocher
Odpoledne trávíme v Automobilovém a technickém muzeu v Sinsheimu. Kdykoli tudy projíždíme, jsou z dálnice patrné dva letouny umístěné na střeše muzea. Mnohokrát jsme plánovali, že se do muzea jednou podíváme. A to jednou je právě nyní. Jeden z letounů je slavný Concorde, druhý neméně slavné tůčko Tu 144. Oba stroje si můžeme prohlédnout zevnitř. V muzeu je ale obrovské množství neméně zajímavých exponátů: nejrychlejší automobil světa Blue Flame, který se kdysi proháněl po solných pláních v Boneville rychlostí přes 1 000 km/h, Fantomasovo vozidlo ze známých filmů, historické automobily, lokomotivy, vojenská expozice a mnoho hejblátek, která se po vhození eura hýbají, hrají, škubají a zkrátka projevují tak, aby euro vhodil i další příchozí.
Několikahodinový pobyt v muzeu je vyčerpávající, a tak míříme do hotelu v centru Karlsruhe. Tedy spíše hostelu s palandami a malou kuchyňkou pro přípravu jídla. Recepce funguje jen přes den, a tak Tchaiwanec, který se s potvrzenou rezervací zjevil zvečera, má jen tři možnosti: celou noc volat na číslo uvedené v rezervaci, které nikdo nebere; přespat s bezdomovci na ulici před hotelem, nebo spoléhat na naše vytříbené sociálně-charitativní cítění a doufat, že ho necháme přespat v jednom z našich pokojů.
Automobilové a technické muzeum v Sinsheimu
KATRIN
Experiment KATRIN je umístěný v německém univerzitním komplexu KIT (Karlsruhe Institute of Technology). Rozpadající se molekulární tritium produkuje elektrony a antineutrina. Nejenergetičtější elektrony nesou cenné informace o nejméně energetických neutrinech, zejména o jejich klidové hmotnosti. Srdcem experimentu je proto spektrograf a filtr KATRIN, který má za úkol odfiltrovat elektrony s podprahovou energií a do následujícího detektoru vpustit jen elektrony s nejvyšší energií. KATRIN je neuvěřitelný kolos o jehož transportu jsme podrobně psali v AB 41/2014. Právě touha vidět KATRIN na vlastní oči byla hlavním důvodem uspořádání celé expedice. Na KATRIN pracuje i česká skupina, ta ale nebyla v době naší cesty přítomna, nicméně díky ní se podařilo návštěvu uskutečnit.
Polovina naší expedice pózuje pod spektrometrem a filtrem KATRIN.
Neutronový zdroj v ILL
Naše další cesta vedla do Grenoblu, kde je sice mnoho pamětihodností, ale nás zajímal Institut Laueho a Langevina, kde je nejkvalitnější zdroj neutronů na světě. Pokud se někde dočtete, jakou hmotnost má neutron, jaký je jeho poločas rozpadu, magnetický moment a další vlastnosti, můžete si být jisti, že ty nejpřesnější hodnoty pocházejí právě odsud. Srdcem obří haly je jaderný reaktor, z něhož vyletují neutrony, a ty pak jsou vedeny neutronovody k jednotlivým experimentům. Tento cíl cesty nebyl opět vybrán náhodně, o měření kvantových stavů neutronů v tíhovém poli, které proběhlo právě v tomto institutu, jsme psali v AB 18/2011. Uvnitř haly platí zákaz fotografování, což je vzhledem k jaderné bezpečnosti pochopitelné. V hale je udržován podtlak, proto se do ní vchází přetlakovým tunelem a při odchodu jsou všechny osoby skenovány detektorem radioaktivity. V hale jsou stovky experimentů nejrůznějšího druhu. Společným jmenovatelem je buď základní výzkum vlastností neutronů, nebo zobrazovací metody využívající neutrony, například neutronová difraktometrie, která pomocí rozptylu neutronů na periodických strukturách získává informace o krystalech, molekulách atd.
„Hrnec“ reaktorové a experimentální haly nelze přehlédnout.
Expedice před budovou ILL spolu s naším průvodcem Dr. Kuldou.
Cestou necestou k ITERu
Dalším vědeckým cílem byla stavba největšího tokamaku na světě, jehož název ITER znamená v latině cestu, v přeneseném smyslu cestu k ideálnímu zdroji energie založenému na termojaderné fúzi. ITER je také zkratkou z anglického International Thermonuclear Experimental Reactor, Předpokládaný výkon reaktoru bude 500 MW, stavba probíhá v jižní Francii, v blízkosti hradu Cadarache. Plazmová komora reaktoru bude mít průměr 6 metrů. Tento dosud největší tokamak by měl být uveden do provozu po roce 2020. Předpokládá se, že půjde o poslední pokusný reaktor před stavbou první skutečné termojaderné elektrárny.
Dohodnutá exkurze byla pojata poněkud „mastňácky“. Po úvodní přednášce (přednášejícím tohoto typu studenti příznačně říkají uspávači hadů) jsme objeli autobusem celé staveniště. Na první pohled byla všude viditelná velkolepost tohoto díla, které je největším vědeckým projektem na povrchu Země. Předčí ho jen Mezinárodní kosmická stanice na oběžné dráze. Z plánovaných budov je ale zatím postavena jen malá část a z reaktorové haly jen základy. Po dostavení bude hala vyšší než Petřínská rozhledna a reaktor v ní umístěný bude mít výšku 29 metrů a průměr 28 metrů. Monstrózní stavba je na samém počátku a zdá se, že do zdárného dokončení bude třeba ještě mnoho úsilí.
Zajímavé je, že staveniště ITERu je považováno za mezinárodní území, nikoli za území Francie. Vedle stavby byl vysázen les, který má kompenzovat dopad stavby na ekologii. Prý jde o nejdůležitější les v celé Francii. Již při letmém pohledu z autobusu bylo patrné, že les je v kritickém stavu a jeho udržování v blízkosti stavby je aktem čirého zoufalství. Naštěstí má Francie lesy krásnější, které nijak nesouvisejí s nesmyslnými ekologickými a stavebními předpisy.
Staveniště tokamaku ITER.
Metody Monte Carlo
Fyzikou se živí čtyři skupiny lidí: experimentátoři, teoretici, simulanti a parazité. Odhlédnu-li od parazitů, kteří se nabalují na veškeré lidské aktivity současnosti, zůstávají tři výkonné skupiny, které jsou na sobě navzájem závislé. „Simulanti“ simulují, tedy vzletněji řečeno provádějí numerické simulace, kterými v počítači napodobují skutečné děje v přírodě. Numerická simulace je levnější než experiment a často je jedinou možností, jak ověřit, zda jsou naše předpoklady správné a zda má vůbec smysl experiment stavět. Numerické simulace také umožňují interpretaci naměřených dějů a jejich hlubokou analýzu. Existuje mnoho numerických metod, jedna skupina simulací je založena na náhodných procesech. Takto simulujeme růst krystalů, průraz při jiskrovém výboji, srážky částic, které mohou vést na několik finálních stavů i mnohé další procesy. Souhrnně se tyto metody nazývají Monte Carlo metody. Pojmenovány byly podle známé čtvrti v městském státě Monako, kde je věhlasné kasino, v němž se hrají hazardní hry založené na náhodě. Monte Carlo metody se nevyužívají jen ve fyzice, ale našly si své místo ve všech přírodních vědách, v sociálních i ekonomických simulacích a při hledání optimálního řešení nějaké situace (tzv. optimalizační procesy). A když už jsme byli na jihu Francie, byla volba další cesty jasná. Musíme vidět Monte Carlo a jeho slavné kasino, které dalo název jedné z nejúspěšnějších numerických metod všech dob.
V oblačnosti na snímku pořízeném na jihu Francie můžeme pozorovat přechody mezi laminárním a turbulentním prouděním, vznik Kelvinovy-Helmholtzovy nestability i další jevy, které je možné studovat metodami Monte Carlo. Proto další cesta nutně vedla do Monte Carla.
V zrcadle je dobře vidět budova jednoho z nejslavnějších kasin na světě. Pokřivené linie stavby jako by symbolizovaly charakter návštěvníků i provozovatelů. Kasino má ale i své světlé stránky. Dalo název numerickým metodám, které si našly oblibu v mnoha vědních i společenských disciplinách.
Závěr
Na naší cestě jsme si všímali i jiných krás, než jsou vědecká zařízení. Ochutnali jsme francouzské sýry, popíjeli vynikající víno, navštívili Mariánskou kapli Notre-Dame du Haut, milánskou katedrálu, skálu s amonity v Digne les Bains, národní park Ballons, ledovcové jezero d'Allos, kaňon Verdon i další zajímavosti. Projížděli jsme horskými serpentinami v nadmořské výšce přes dva kilometry, kde nám dech braly nejen úchvatné výhledy, ale i strach o holý život. To už je ale vyprávění pro jiný formát, než je Aldebaran bulletin.
