Americký raketoplán Endeavour vynesl na oběžnou dráhu vzácný náklad – velmi citlivý přístroj zvaný alfa magnetický spektrometr. Ten bude po instalaci vně Mezinárodní kosmické stanice provádět podrobná měření kosmického záření. Co přesně bude mít alfa magnetický spektrometr za úkol? Na tuto otázku redaktorky Jany Olivové odpovídal v rozhovoru pro Český rozhlas – Vltava astrofyzik doktor Jiří Grygar z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Přinášíme přepis rozhovoru z 19. května 2011 , který najdete ve zvukové podobě na http://www.rozhlas.cz/mozaika/veda/.
Jaké záření bude spektrometr měřit?
Jeho úkolem je měřit kosmické záření, které přichází z celé Galaxie, a zjišťovat jeho vlastnosti v závislosti na energiích. Kosmické záření má totiž rozmanité energie. Z tohoto rozdělení se potom dá usoudit, jaké jsou zdroje tohoto záření, a co se tedy ve vesmíru vlastně nachází v prostoru mezi galaxiemi, hvězdami a také pochopitelně ve sluneční soustavě.
Na jaké vědecké otázky má tento pokus odpovědět?
AMS-02
Experiment byl navržen americkým fyzikem Tingem už v roce 1994 a NASA ho přijala jako nosný experiment proto, že má s Mezinárodní kosmickou stanicí problém, že se tam zatím žádná velká věda nedělala. Ovšem tento experiment – to už velká věda je. Je to jednak drahá věda, protože pokus sám přijde americké poplatníky na dvě miliardy dolarů – a to nepočítám vypuštění raketoplánu – a jednak proto, že řeší velký problém soudobé fyziky. Spočívá v tom, že se fyzikové, ale také astronomové diví, proč vesmír, jak se zdá, obsahuje pouze hmotu a nikoliv také stejné množství antihmoty.
Pravděpodobně to nějak souvisí s počátkem vesmíru, s velkým třeskem. Jasný důkaz o tom, co se vlastně tehdy stalo, že je dnes antihmota vzácná, ale nemáme. Čili jeden z úkolů tohoto spektrometru je hledat důkazy pro, anebo proti existenci antihmoty v kosmickém záření. A byl by to velký převrat, kdyby se podařilo konečně určit, zda tam nějaká antihmota vůbec je – a když, jak je jí málo, anebo jak je jí hodně.
Pokud vím, tak alfa magnetický spektrometr už navazuje na podobná dřívější měření. Na jaká konkrétně?
Dříve než byl spektrometr vypuštěn, už měl svého menšího bratříčka, který startoval v roce 1998 na raketoplánu. Tam se vyzkoušela jeho funkce – podobal se tedy tomu dnešnímu spektrometru. Když se zpracovávala měření z tohoto tehdejšího experimentu, tak tam byl určitý přebytek částic, kterým říkáme elektrony a pozitrony – pozitrony jsou právě antičástice. Čili z toho se zdá, že by něco podivného v té fyzice mohlo být. Hledají se proto částice, které se nazývají strangelety.
Jejich název pochází z anglického strange (podivný): My totiž rozlišujeme několik druhů základních elementárních částic, kterým říkáme kvarky. Běžná hmota, z které jsme my, z které jsou hvězdy, z které jsou planety, se skládá většinou jenom ze dvou kvarků. Ty mají písmenka „u“ a „d“. Potom existuje ještě třetí kvark, který byl objeven částicovými fyziky v urychlovačích, a ten se jmenuje „s“ jako „strange“ – tedy „podivný kvark“. Pochopitelně je podivný, když je jenom někdy.
A tak se vyslovila domněnka, že existují částice, které se skládají z těchto tří kvarků: to znamená, že je tam kromě těch běžných ještě onen třetí, ten podivný – to jsou ty strangelety. A kdyby se podařilo najít důkazy pro jejich existenci, což ten spektrometr v principu může, byl by to velmi fundamentální objev fyziky. No a pak jako vždy u nového experimentu, který dělá něco, co se ještě předtím nedělalo, existuje i velká naděje, že se najde něco, na co jsme vůbec předtím nepomysleli. Čili že bude nějaké velké překvapení.
To jsou dobré důvody, aby byl alfa magnetický spektrometr umístěn na Mezinárodní kosmickou stanici. Přesto není přijímán tak úplně jednoznačně. Proč?
Ten spektrometr na stanici má odpůrce mezi různými fyziky, kteří říkají, že dnes by bylo možné za daleko menší peníze postavit podobné zařízení na Zemi, které by bylo citlivější, mělo by tedy větší možnosti objevit něco nového. A že tedy ten výzkum na kosmické stanici je jenom taková zástěrka, která má ospravedlnit velké výdaje na Mezinárodní kosmickou stanici – a na tom jistě něco je.
Jsou dále také lidé, kteří si myslí, že ten hlavní důvod, to znamená objevování antihmoty, je už vyřešen, protože astronomové mezitím získali dostatečné množství údajů o vzdáleném vesmíru. Kdyby byla antihmota ve vzdáleném vesmíru, tak bychom měli mnoho záření gama, které sledovaly jiné družice už dlouhá léta, a to záření neexistuje. Prostě tam není. Z toho si tedy myslíme, že antihmota je vskutku ve vesmíru buď velmi vzácná, nebo neexistuje vůbec. To jsou tedy věci, které jsou na pokraji takové velké vědecké politiky, ale popravdě řečeno, důležitá je ta fyzika.
V každém případě je úžasné, že se podařilo na kosmickou stanici dopravit tak těžké zařízení, které má hmotnost 7 tun, a instalovat ho. Mohlo by měřit po celý zbývající věk Mezinárodní kosmické stanice – a ten byl nyní prodloužen alespoň po stránce administrativní, takže se počítá s tím, že stanice bude pracovat ještě ve 20. letech 21. století.
