Deník N

Pátá síla a temná hmota. Nenápadný tým z Debrecenu sahá po tajemství vesmíru

Jeffersonova laboratoř ve Virginii je jedním z míst, kde se bude hledat částice X17. Foto: public domain.
Jeffersonova laboratoř ve Virginii je jedním z míst, kde se bude hledat částice X17. Foto: public domain.

Má-li skupina maďarských jaderných fyziků pravdu, pak dosáhla fantastického objevu, který změní naše chápání světa. Zatím je však dost času šampaňské chladit, natožpak ho otvírat.

Fyzikové dnes rozlišují čtyři tzv. fundamentální síly, kterými svět drží pohromadě. Dvě z nich známe všichni dobře: je to gravitace a elektromagnetismus. Další dvě jsou našim smyslům a zkušenosti nepřístupné, týkají se dějů v jádrech atomů. Tým maďarských vědců nyní tvrdí, že je na stopě síle páté. Byl by to historický průlom, doslova jeden z největších objevů v dějinách fyziky. Právě proto je však zapotřebí posuzovat jejich tvrzení skepticky a počkat na mnohem důkladnější důkazy.

Očividná a tajemná gravitace

K poznání základních sil se věda propracovávala stovky let. Obě známější nejprve popisovala v rovině běžné zkušenosti. Gravitaci pojmenoval a pochopil jako první Isaac Newton v sedmnáctém století. Byla to pro něj – stejně jako pro nás všechny, kdo neustále pociťujeme její účinky – přitažlivá síla, kterou působí veškerá hmota. Její velikost je přímo úměrná součinu hmotností dotyčných těles, nepřímo úměrná druhé mocnině jejich vzájemné vzdálenosti. Pro nás i všechny další objekty kolem nás je jedním z oněch těles planeta Země. Její obrovská hmotnost působí velkou gravitační silou (a tím pádem nevadí, že hmotnost přitahovaného tělesa je ve srovnání s planetou zanedbatelná). Hmotnost více těles než jednoho dominujícího se uplatní až v nebeské mechanice, tedy při oběhu Měsíce kolem Země, Země kolem Slunce a tak dále.

Dnes máme o gravitaci přesnější obrázek. Einsteinova obecná teorie relativity předložila představu prostoru (přesněji řečeno prostoročasu), jehož souřadnice (i ta časová) nejsou pěkně rovné, ale prohnuté všude, kde se nachází hmotné těleso. Pohyb těles takto zprohýbaným prostředím se nám pak jeví jako gravitační síla. Z teorie relativity rovněž vyplývá, že by gravitaci měla zprostředkovávat specifická elementární částice – graviton. Oba tyto závěry umožňují dívat se na gravitaci spíš jako na na analogii nejznámější fundamentální síly – elektromagnetické –, než jako na svébytný jev.

Z toho měli a mají fyzikové radost. Ze všeho nejvíc by se jim líbilo, kdyby všechny čtyři elementární síly byly specifickými projevy nějaké hlubší zákonitosti. Kdyby se je podařilo sjednotit. Jejich snem je tzv. GUT, Grand Unified Theory, která by uvedla všechny síly do vzájemného vztahu. Této teorii věnoval Einstein dvacet let života a neuspěl ani v nejmenším. Jiní později zaznamenali dílčí úspěchy, to ale předbíháme.

GUT je v každém případě ještě hodně daleko a především se vůbec neví, zda není jen přeludem, zda takové sjednocení doopravdy může existovat. Nikdo nám totiž neslíbil – a to je velmi důležité říci, zapomínají na to i odborníci –, že vesmír je jednoduchý a popsatelný homogenním způsobem. Mnoho přírodovědeckých objevů tomu zatím nasvědčuje, přičemž důraz patří na slova „mnoho“ (nikoli tedy všechny) a „zatím“ (protože hlubší poznání často spíš likviduje jednoduché modely než naopak).

Všudypřítomný elektromagnetismus

Elektromagnetismus je z hlediska fyziky tou silou, jež je prozkoumána nejlépe. Elektřina a magnetismus byly zpočátku pokládány za dva separátní jevy. Pak si vědci povšimli, že

Tento článek je exkluzivní obsah pro předplatitele Deníku N.

V tomto okamžiku nejčtenější