"Samozřejmě, že hledat stav ve kterém už nehledáme je bludný kruh, ze kterého nemůžeme uniknout..."

Michal Ajvaz, Druhé město

Náhodná ukázka od mojí maličkosti pro tento týden...

Převzato: www.lidovky.cz

V kosmu cosi urychluje částice na nepředstavitelné energie
 současná fyzika neumí tento "tvrdý tenisový servis" vysvětlit


Ani zánik neutronové hvězdy v útrobách černé díry by nedokázal udělit částicím energie, které pozorujeme. Aby přišli záhadě na kloub, stavějí vědci v Argentině unikátní observatoř.

V srpnu roku 1912 zažilo Ústí nad Labem neobvyklou podívanou. Rakouský fyzik Victor Franz Hess se chystal vystoupat v balonu do výšky více než pěti kilometrů, aby prozkoumal záhadné záření, které se zdálo vycházet z nitra Země. Hess se řídil jednoduchou úvahou - jestliže neznámé paprsky opravdu přicházejí z podzemí, měla by jejich intenzita s výškou klesat.
Až do výšky dvou kilometrů to tak opravdu bylo. Pak ale začala intenzita záření, zachycovaného jednoduchým přístrojem zvaným elektroskop, opět stoupat. Hess správně rozpoznal, že záření přichází z kosmu. V roce 1936 za tento objev získal Nobelovu cenu za fyziku.
Dnes víme, že vlastně nejde o záření, ale o proud nabitých částic. Některé z nich přilétají z kosmu s pozoruhodnou energií. Když se takový kosmický projektil strefí do zemské atmosféry, odstartuje jakousi "řetězovou reakci": vyvolá spršku jiných částic, kaskádu, která nakonec dopadá až na zem. Čtvereční metr povrchu tak každou vteřinu bombardují stovky protonů, těžších atomových jader či elektronů. Právě tyto "úlomky" Hess registroval.

Záhadná srážka nad Utahem

V roce 1991 zaznamenali fyzikové v Utahu zvláštní jev. Zachytili intenzivní spršku částic a spočítali energii, kterou musel mít onen vesmírný projektil, než se srazil s první molekulou ovzduší. Vyšlo jim, že mikroskopická částice nesla stejnou pohybovou energii, jakou by měl tenisový míček letící rychlostí téměř 300 km/h.
Bylo to šestkrát více, než připouštěla teorie. Jaká "raketa" "tenisový míček" vypálila? Musel to být kosmický proces neznámé povahy. Později další pozorování prokázala, že podobných "tenisáků" cestuje kosmem víc.
Záhada je o to provokativnější, že lidé by takhle urychlit žádnou částici nedokázali. "Tenisák" svištěl vesmírem s energií zhruba stomilionkrát větší, než jakou dokážeme udělit částicím v těch nejmohutnějších pozemských urychlovačích. Snad to bylo atomové jádro kyslíku či nějakého jiného prvku s podobnou hmotností, řítící se téměř rychlostí světla. Ale možná, že šlo o částici, kterou věda dosud nepoznala.
Podivná "tenisová raketa" od té doby nedává astronomům spát. Musí ji tvořit buď nesmírně silné magnetické pole, nebo objekt gigantických rozměrů. Je jednou z největších záhad současné fyziky.
Nevíme, zda raketa odpálila míček v naší galaxii, nebo za jejími hranicemi. V prvním případě bychom ji měli hledat relativně blízko Země. Ani v případě druhém by se však neměla nacházet příliš daleko - zřejmě ne dál než 150 milionů světelných let, jinak by totiž tenisový míček energii na své pouti poztrácel. "Do sto padesáti milionů světelných let ovšem nenacházíme žádné neobvyklé galaxie či kvasary, které bychom nejspíš mohli považovat za kandidáty na vlastnictví oné 'tenisové rakety'," vysvětluje dr. Jiří Grygar z Fyzikálního ústavu AV ČR.
Odkud tedy podobné částice přicházejí? Z mohutné kosmické exploze? Z blízkosti obří černé díry, která polyká hvězdy? Nebo z okolí dvou degenerovaných hvězd obíhajících kolem společného těžiště? Vyloučeno to není, jenže neznáme mechanismus, který by tenisový míček takhle ďábelsky urychlil. Nechápeme, jak je možné, že záhadný tenista dokáže tak tvrdě servírovat. Jinými slovy - výbuchy supernov, černé díry či degenerované dvojhvězdy podle našich současných představ nemohou urychlit částici na ty nejvyšší energie, které jsme zaznamenali.
Kosmologové proto nabízejí alternativní vysvětlení: představují si, že vesmír vyplňují pozůstatky po velkém třesku, hypotetické objekty nazývané topologické defekty. Hovoří-li o nich, používají záhadné výrazy jako "kosmické struny", "doménové zdi" a "magnetické monopóly". Případný kolaps těchto objektů by vyprodukoval dost energie k onomu tvrdému tenisovému podání.
Problém je v tom, že o existenci topologických defektů vypovídají pouze teorie, které vznikly čistě "na papíře", zatím je nelze experimentálně ověřit. Kdyby se to ale podařilo, znamenalo by to obrovský pokrok v chápání vesmíru. Studium zmíněných kosmických projektilů by tomu mohlo napomoci.
Astronomové se proto v 90. letech rozhodli, že vybudují unikátní observatoř, která by na "tenisové míčky" políčila. Její první část, zaměřená na studium oblohy jižní polokoule, se už staví v argentinské pampě.

Padající žárovičky

Kosmické projektily o vysokých energiích nelze studovat z oběžné dráhy - jsou tak vzácné, že bychom čekali miliony let, než by se některý do nějaké té kosmické observatoře strefil. "Tenisáky" podobné tomu, který se s naší planetou střetl v roce 1991, přilétají opravdu zřídka: jedním čtverečním kilometrem projde jen jeden za století.
Nezbývá tedy než pátrat po oné spršce částic, jež vznikají z fragmentů srážky mezi "tenisákem" a molekulou ovzduší. Abychom vzácnou spršku vůbec někdy zachytili, musíme pokrýt detektory co největší plochu. V Argentině vědci rozmístí 1600 detektorů ve čtvercové síti tak, aby vzdálenost mezi dvěma sousedními byla jeden a půl kilometru. Pokryjí tak území o rozloze 50x60 kilometrů. Na mapě České republiky by se v rozích podobného obdélníku přibližně nacházela třeba Praha, Mladá Boleslav, Děčín a Most.
Detektory zachytí přímo částice spršky po jejich dopadu na zem. Rodící se observatoř nazvaná The Pierre Auger Observatory ovšem za jasných bezměsíčných nocí umožní i to, abychom pozorovali průlet kaskády ovzduším. Částice spršky se totiž srážejí s molekulami vzduchu, které pak vydávají slabé fluorescenční záření. Vypadá to, jako by z nebe padaly žárovičky vysílající fialové světlo.
"Padající žárovičky" bude pozorovat 24 fluorescenčních teleskopů. Polovině z nich dodávají zrcadla odborníci z České republiky.
Observatoř v argentinské pampě už pracuje, ačkoliv není dokončena. Je první na světě, která dokáže zaznamenat stopy kosmického projektilu pomocí obou metod - přímé detekce i pozorováním fluorescence. Kombinace obou způsobů umožňuje vědcům lépe zjistit, odkud projektil přilétl a jakou měl energii.

***

Detektory v pampě

Mezinárodní observatoř Pierra Augera bude tvořena dvěma základnami: první vzniká na jižní polokouli v provincii Mendoza v Argentině, východně od okraje Kordiller. Dokončena má být v roce 2005. Pak by se měla v USA začít stavět severní část.
Vědci zatím v argentinské pampě rozmístili asi 400 z celkového počtu 1600 pozemních detektorů. Doplňuje je 12 již fungujících fluorescenčních teleskopů (polovina celkového počtu). Šesti z nich dodali zrcadla odborníci ze Společné laboratoře optiky Fyzikálního ústavu AV ČR a Univerzity Palackého v Olomouci.
Observatoř by měla zjistit, odkud k Zemi přilétají částice kosmického záření s nejvyššími energiemi, a pomoci odhalit zdroj. Bude studovat energii, směr dopadu a typ těchto částic.
Čeští odborníci se podílejí také na přípravě programů pro zpracování a kalibraci údajů. Těžiště této práce se odehrává ve Fyzikálním ústavu AV ČR. Česká republika observatoř pomáhá financovat prostřednictvím grantu ministerstva školství.

"Snad to bylo atomové jádro kyslíku či nějakého jiného prvku s podobnou hmotností, putující kosmem téměř rychlostí světla. Ale možná že šlo o částici, kterou věda dosud nepoznala."

Lidové noviny, 17. 07. 2004, Martin Uhlířmu; REDAKTOR LN

Převzato: www.blisty.cz

Jak nezastavitelně uniká do atmosféry kysličník uhličitý z rašelinišť
Téměř všichni vědci nyní souhlasí, že vzrůstající množství kysličníku uhličitého, který uniká do atmosféry v důsledku spalování fosilních paliv, způsobuje globální oteplování. Avšak z nového výzkumu, který byl nyní publikován v časopise Nature, vyplývá, že ještě více kysličníku uhličitého uniká do atmosféry z jednoho přirozeného zdroje. A děje se to proto, že už je v atmosféře zvýšené množství CO2 z našich automobilů a továren. Tyto další emise kysličníku uhličitého pocházejí z přírodních rašelinišť. Britský rozhlas v pořadu Science in Action v této věci interviewoval Chrise Freemana z University of Bangor ve Walesu. Informace, které tento vědec přináší, jsou velmi znepokojující:

"Rostliny odebírají kysličník uhličitý z atmosféry. Rostliny přirozeně rostou a vznikají tak rostlinné tkáně. Ale určitá část uhlíku, který je jejich součástí, jim uniká z kořenů. Bakterie, které tam žijí v půdě u těch kořenů, využívají tohoto uhlíku jako zdroje potravy. Tak vznikají enzymy, které těm bakteriím umožňují rozkládat půdní matrici. To je důležité proto, že rašeliniště obsahují obrovské množství uhlíku. Ve světových rašeliništích je uloženo celkem stejně tolik uhlíku, kolik ho existuje v celé atmosféře. A tento uhlík z rašelinišť uniká v chemických sloučeninách, jako rozpustný organický uhlík. Ten se pak s vodou dostává do potoků a do řek. To je přirozený proces, a v rašeliništích se to děje už miliony let. Ale v poslední době, jak zjišťujeme, se tento uhlík uvolňuje daleko rychleji. Něco způsobuje, že se uhlík z obrovských rašelinišť v Euroasii a v Americe uvolňuje nyní stále větší množství.

Před několika lety jsme si povšimli něčeho opravdu neobvyklého. Jde o to, že množství rozpustného organického uhlíku, který uniká z rašelinišť na planetě Země, nyní každoročně stoupá o šest procent. To znamená, že v roce 2001, kdy jsme o tom informovali poprvé, jsme zjistili, že od roku 1988 do roku 2000 došlo přibližně k pětašedesátiprocentnímu zvýšení úniku rozpustného uhlíku z rašelinišť, který se dostává do vodních ekosystémů.

Toto zvýšení způsobuje zvýšená koncentrace kysličníku uhličitého v atmosféře.

Ze studie poměrů v řece Amazonce vyplynulo, že rozpustný uhlík, který se dostane do potoků a do řek, rozloží velmi rychle vodní mikroby a z vody uniká do atmosféry jako kysličník uhličitý. Vzniká nezastavitelný začarovaný kruh. Je to problém, který se neustále zhoršuje a zrychluje.

V současnosti je z řek emitováno asi 0,3 gigatun uhlíku formou kysličníku uhličitého. A protože tento kysličník uhličitý pochází z rozpustného uhlíku z rašelinišť, o němž víme, že se jeho pronikání do řek každoročně zvyšuje o šest procent, znamená to, že v roce 2060 bude do atmosféry z řek unikat více kysličníku uhličitého, než kolik vytvářejí lidé spalováním fosilních paliv. Je to hodně děsivá představa."