Jak byste popsal švýcarský CERN, kde pracujete, který je asi nejznámějším fyzikálním pracovištěm světa a jeho symbolem je desítky kilometrů dlouhý podzemní urychlovač částic? Co v CERNu děláte?
Já jsem tu od toho, abych vyráběl přístroje, na kterých pak zdejší vědci dělají výzkumy. Ne, abych je používal. Na to tady jsou fyzici. Ti vědí, co přesně je třeba dělat a čeho chtějí dosáhnout. Když si to ujasní, přijdou za námi, že chtějí například postavit urychlovač, který bude mít určité parametry, jež budou odpovídat tomu, aby daný experiment dával smysl. A lidé jako já musejí urychlovač zkonstruovat.

Pojďme to pro laiky ještě více zjednodušit. Základním zařízením CERNu je kulatá díra v zemi, která spolu s urychlovači slouží k provádění fyzikálních experimentů, které se jinde na světě nedají provést?
Je to tunel v zemi. Základem CERNu není jeden urychlovač, ale v současnosti jich tu funguje šest nebo sedm. Dva největší, jeden, který má sedm kilometrů po obvodu, a druhý, který má sedmadvacet, jsou v podzemí.

Proč jsou hluboko pod zemi? Aby se lidé proti něčemu takovému nad povrchem nebouřili?
Ano, jeden důvod je, řekněme, politický. Vezměte si, jak je v Česku složité vykoupit půdu na stavbu dálnice. Tady u Ženevy je šance na vykoupení pozemků o délce 27 kilometrů téměř nulová. Nehledě na to, že by to stálo astronomickou sumu. Mnohem vyšší, než kolik stálo vybudování tunelu. Proto se dohodlo, že se urychlovače udělají pod zemí.

Druhý důvod není politický, ale geologický. Geologické podloží je tu stabilní, a to je pro vakuové prostředí, které je v urychlovačích třeba vytvořit, velice důležité. Ani to však není stoprocentní. Měli jsme nevysvětlitelný výsledek jednoho pokusu. Pak se zjistilo, že když nad urychlovačem přejede rychlovlak TGV Ženeva-Paříž, ovlivní to výsledek. A to mluvíme o tunelu urychlovače, který je 80 až 140 metrů pod zemí. Kdyby byl urychlovač nad zemí, bylo by velmi těžké podobné vlivy na výsledky pokusů vyloučit.

CERNu se začalo v poslední době říkat „továrna na antihmotu“. Odpovídá to?
Z hlediska naší publicity je to dobrá reklama. My ale nevyrábíme antihmotu proto, abychom ji prodávali, ale abychom ji studovali. Antihmota má totiž široké využití. Například v medicíně, v léčbě rakoviny, kdy se zjistilo, že antiprotony mají při léčbě lepší účinky než protony, které se využívají v protonových centrech dnes.

Velmi zjednodušeně řečeno, v případě antihmoty dochází k mikrovýbuchu v léčené tkáni za přesně definovaných podmínek. Pro nás je dnes antihmota něco, co dnes studujeme, a přemýšlíme, k čemu všemu by mohla sloužit.

Měli bychom tedy prostě přijmout, že antihmota je prokázána a že se s ní budeme postupně setkávat v různých zařízeních?
Ano. My jsme schopni ji generovat, nebo chcete-li vyrábět, v CERNu poměrně jednoduchým způsobem. Hlavní problém je zpomalit antiprotony po srážce, při níž vzniknou, protože jinak by v našem světě rychle přestaly existovat. Na to už ale máme dnes speciální zařízení, kterému se říká zpomalovač. Nový typ zpomalovače dokáže udržet antiprotony v našem světě déle, než předchozí typ.

Malý výkladový slovníček
CERN – Evropská organizace pro jaderný výzkum, Byla zřízena roku 1954. Cílem organizace je spolupráce (převážně) evropských států v oblasti čistě vědeckého a základního výzkumu, jakož i výzkumu s ním do značné míry souvisejícího. Organizace se nezabývá činností pro vojenské účely, výsledky jejích experimentálních a teoretických prací se zveřejňují nebo jinak zpřístupňují veřejnosti. Česko se účastní její činnosti od roku 1993. Momentálně se zde provádějí různé pokusy a zkoumání částic menších než atom.

Antihmota – je druh látky, která je složena z antičástic k běžným částicím, tzn. například pozitronů místo elektronů. Obecně je antičástice částicí, která má všechny své náboje, například elektrický náboj, vůni, či barvu opačné než daná částice. Projevy antihmoty lze studovat ve vesmíru nebo ve specializovaných experimentech. Dnes je dokonce možné ji vyrobit v urychlovači LHC čímž se otevírají nové možnosti ve fyzice, chemii i technice.

LHC – velký hadronový urychlovač (Large Hadron Collider – LHC; doslovný překlad velký hadronový srážeč) je největší urychlovač částic na světě, pracovat začal 10. září 2008. Je umístěn v podzemí na území mezi pohořím Jura ve Francii a Ženevským jezerem ve Švýcarsku. Na jeho návrhu se podílelo přes 2000 vědců z 34 zemí světa. LHC je instalován v kruhovém tunelu o obvodě 26,658 kilometru v hloubce 50–170 m pod zemí. Náklady na výstavbu byly 8 miliard dolarů, asi 180 miliard korun.

Černá díra – je natolik hmotný objekt, že jeho gravitační pole je v jisté oblasti časoprostoru natolik silné, že žádný objekt včetně světla nemůže tuto oblast opustit.
Higgsův boson – je hmotná skalární elementární částice ve standardním modelu částic. Hraje klíčovou roli ve vysvětlení původu hmotnosti ostatních elementárních částic. Hmotnosti elementárních částic a rozdíly mezi elektromagnetismem a slabou interakcí jsou rozhodující v mnoha mikroskopických dějích. Higgsův boson má na náš vesmír významný vliv.

A k čemu nám toto a podobná zjištění, kterých v CERNu dosahujete, mohou být?
Antihmota je jen jedna součást našeho vesmíru, máme tu normální hmotu, máme tu temnou hmotu, o níž nevíme skoro nic. A to, co se tím skládá dohromady, je obrázek toho, jak funguje náš svět, jak funguje vesmír.

My se snažíme v urychlovačích opakovat podmínky při vzniku vesmíru. Protože určité části hmoty už v našem světě dnes nejsou. A tím, že v urychlovačích iniciujeme srážky či kolize, vytváříme nové částice. Ty jsou ale nestabilní a můžeme je studovat jen po chvíli, než se změní v klasické částice.

Dobře, a co z toho já, daňový poplatník z Česka, které na fungování CERNu poměrně významně přispívá, budu mít?
Vedle základního úspěchu, že postupujeme v pochopení fungování vesmíru, tu je i poměrně hodně sekundárních výsledků, které dnes nacházejí uplatnění třeba v už zmíněném zdravotnictví. Například na základě našich výzkumů vznikl 3D barevný rentgen, který má mnohem vyšší rozlišení, než rentgen klasický. Jsou tu přístroje, které původně sloužily tady v CERNu k detekci částic, jež tu zkoumáme a které našly použití jinde.

Nebo v našem uměle vytvořeném prostředí zkoumáme, jak se chovají různé materiály, například počítačové součástky ve vesmíru, protože v jednom našem zařízení jsme schopni je ozařovat zářením podobným tomu v kosmu. CERN se sice věnuje především základnímu výzkumu, ale věci a technologie, které kolem něj vznikají, se pak dají využít v průmyslu a běžném životě.

Vraťme se k antihmotě. Bude z ní v budoucnu zdroj energie?
To absolutně netuším. Ale to je ve vědě normální. Když byly objeveny rádiové vlny, tak se také vůbec netušilo, k čemu budou dobré. V dnešní době je mobil, který je využívá, základem fungování civilizace.

Je už dnes k něčemu další slavný objev CERNu, objev Higgsova bosonu?
Důležité je, že se tím potvrdila určitá část fyzikální teorie „standardní model“ o tom, z čeho se skládá vesmír. Jedna částice, kterou tento model předpokládal, chyběla, nebyla objevena. Bez prokázání existence této částice by tento „standardní model“ nebyl funkční, nemohlo by se říci – jdeme při zkoumání fungování vesmíru správnou cestou.

Urychlovač LHC byl postaven k tomu, aby Higgsův boson objevil. Což se stalo. Ale vyprodukování bosonů je tak náročné, že jsme jich ani za deset let nevyprodukovali tolik, abychom je dokázali studovat. Ale dost na to, abychom potvrdili jejich existenci.

Je s Higgsovým bosenem standardní model vesmíru kompletní?
Právě že není. Když to zjednoduším, tak něco, co by mělo nějak fungovat, funguje jinak. LHC urychlovač v CERNu byl postaven pro to, aby byl objeven Higgsův boson. Ale fyzici tak trochu doufali, že se potvrdí například takzvaná supersymetrie a nějaké supersymetrické částice. A to se nestalo. Zatím. Je možnost, že se žádné objevit nedají. Že teorie supersymetrie a jevy, které chtěla vysvětlit, padá. Anebo že ty částice se vyskytují někde, kde je ani urychlovač LHC nedokáže vyprodukovat…

Takže postavit ještě něco většího a výkonnějšího, než je urychlovač LHC?
LHC má před sebou ještě dvacet let fungování. A za tu dobu se může objevit něco, co může zvrátit nutnost výstavby nového výkonnějšího zařízení. Nebo naopak se neobjeví nic a fyzici nebudou mít argument, proč žádat o další peníze na výstavbu nového obřího zařízení.

A o jakých penězích se bavíme?
Může to být podle nějakých odhadů v přepočtu asi o necelém půl bilionu korun, tedy asi pěti stech miliardách. Jen tunel pro urychlovač by měl měřit sto kilometrů. Ale to je daleká budoucnost, bavíme se přibližně o roce 2050.

Na CERN a jeho fungování se skládá víc než dvacítka zemí, včetně Česka a Slovenska. Je to tak, že nikde na světě podobné zařízení není?
Není. Protože to stojí spoustu peněz. Tyto experimenty jsou dnes tak drahé, že jedinou možností je právě spolupráce mnoha různých států, kde každý přispěje svým dílem. Tevatron, úspěšné zařízení podobného druhu v USA, bylo před osmi lety zavřeno, protože vláda Spojených států nebyla schopna vysvětlit nutnost jeho další financování, když jí chyběly peníze na věci nutné k fungování státu.

Kolik platí na CERN Česká republika?
Kolem deseti milionů švýcarských franků ročně, asi 220 milionů korun. To je jedno pivo na jednoho obyvatele Česka – za to, že posouváme kupředu vědění i technologie. Protože my tady musíme na věci, které ještě nikdo nezkoumal, vyrobit věci, jako například speciální magnety, které ještě nikdo nevyrobil.

Ale otázka peněz je samozřejmě velmi citlivá a musí se vyvažovat, kdy jsou investice ještě oprávněné a kdy už ne. Nelze stavět fyzikální teorie na vodě a jen požadovat výkonnější zařízení. I to je prostě obchod mezi tím, co můžeme možná získat, a tím, co by to stálo. Ale fakt, že částka v případě CERNU se rozdělí mezi 22 členských států, tak to přece jen méně bolí.

Je tady i otázka z opačného konce. Zda se v CERNu neblížíme hranici toho, o co bychom se vůbec snažit měli. Vy tu vytváříte vlastně uměle nový vesmír. Jde mi o to, jestli si, podobně jako v případě biotechnologií, nezahráváme s energiemi, které se třeba vymknou naší kontrole a mohou způsobit nedozírnou katastrofu. Třeba, že bychom vyrobili něco na způsob černé díry… Nemáte z toho, co děláte v CERNu, trochu strach?
Toho se nebojím. Na to máme opravdu málo energie. Černá díra není v našich energetických možnostech. Ale spíš se bojím jiných věcí. Například toho, že už neobjevíme vůbec nic. To by mně osobně vadilo. To by znamenalo, že tam nic není. Že nebudeme moci cestovat časem. Což sice zatím nemůžeme, ale mohou se objevit indicie, že by to někdy v budoucnu šlo.

Pokud jde ale o tu černou díru, sám říkáte, že nový urychlovač má mít daleko vyšší výkony. Opravdu tím směrem nejdeme?
Z hlediska takových věcí, jako černá díra, je to ale stále nic. Ty energie by se musely zvýšit milionkrát, nebo bilionkrát, což házím od boku. Jen jako ukázku, že náš výzkum je někde úplně jinde, než by musel energeticky být.

Proč je v CERNu jen 22 zemí?
Ono jich bylo i méně. Ale dnes je to 22 a pak jsou další země jako Indie nebo Pákistán, které jsou kandidáty členství. Být členským státem neznamená jen to, že přinesete peníze, ale také musíte přinést znalosti. Musíte mít částicovou fyziku na takové úrovni, že vaši lidé jsou schopni něco vytvářet a spolupracovat na experimentech.

Takže to, že Česká republika je členem, znamená, že jsme dobří? Že jsme ve světové elitě dvacítky nejlepších zemí světa v této oblasti?
Je to tak. Máme poměrně dobré vysoké školy, máme dobrou teoretickou základnu a naši lidé rádi spolupracují s cizími státy.

Co má Česko z toho, že je v CERNu?
Můžeme se účastnit experimentů, máme z nich data, můžeme mít zakázky, jejichž prostřednictvím se velká část naší platby vrací do českého průmyslu.

A jak je to s počty Čechů pracujících v CERNu?
Česko přispívá jedním procentem do rozpočtu CERNu, a měli bychom tedy mít jedno procento zastoupení jak mezi stálými pracovníky, tak ve studentských programech, včetně postgraduálního působení, kdy pracujete v CERNu už za podmínek stálého zaměstnance. Tak to ale není, tak to nefunguje.

Kolik Čechů by tedy mělo v CERNu pracovat a kolik jich v něm skutečně působí?

Stálých zaměstnanců by mělo být přes dvacet a studentů přibližně také tolik. Ve skutečnosti máme pracovníků z Česka pět. Stálou smlouvu na dobu neučitou mám v podstatě pouze já, další čtyři mají několikaleté kontrakty na dobu určitou.

Slováci, kteří přispívají poloviční částkou co my, jsou na tom mnohem lépe, mají tu asi sedmnáct lidí. I proto se snažím přednáškami na univerzitách nalákat české studenty, aby se přihlásili do konkurzů CERNu. Také do nich se hlásí jen polovina českých studentů, než by mohla a měla.

A v čem je práce tady tak výjimečná, že by se člověk měl sebrat a odjet do Ženevy pracovat pro CERN?
Dostanete se tu k věcem, ke kterým se jinde nedostanete, třeba supravodivé magnety, obrovské megawattové přípojky…

A jsou nějaké nevýhody?
Přijdete do země a města s úplně jinou mentalitou. Ženeva je mezinárodní město, kam lidé přicházejí za prací a odcházejí. Já jsem tu sedmnáct let, potkal jsem tu spoustu zajímavých lidí, ale ti po dvou, třech, čtyřech letech odešli jinam.

To je ale nevýhoda stálého zaměstnance. Z pohledu studenta je to spíš výhoda. Jste v mezinárodním prostředí. Můžete tu mluvit všemi jazyky, které znáte a naučit se další. Chodíte do atraktivní práce a máte za sebou reálné výsledky. Dostanete se do velmi slušného vědeckého prostředí, kde můžete kariérně růst.

Tak v čem je problém? Je to přece i slušně placená práce, ne?
Problém je, když žijete někde, kde je extrémně draho. Což je případ Ženevy. Postgraduální student tu má ve vědeckém programu plat asi 5500 švýcarských franků měsíčně.

Což je, po přepočtu, asi 120 tisíc korun?
To ano, ale za tento plat tady můžete bydlet a žít vy, ale už ne vaše rodina. Proto jako zaměstnanec musíte mít výplatu ještě vyšší. CERN na tom musí ještě zapracovat, především v péči o rodinné příslušníky a děti. Práce je tu dobrá, ale život tu není snadný.

A potřebujete v CERN z Čech jen teoretické fyziky?
Naopak, fyzici to mají složité, experimenty navrhují většinou univerzity a ty sem posílají dost často své studenty. Potřebujeme mnoho jiných profesí, od vědců, co jako já budou vyrábět přístroje, až po právníky, kteří se starají o patentovou ochranu našich objevů, nebo i hasiče…

Takže Čech může jít dělat hasiče do Ženevy do CERNu?
Samozřejmě že může. My tu dokonce jednoho českého požárníka právě máme.

David BělohradVystudoval radioelektroniku na VUT v Brně a do roku 2002 působil v Ústavu přístrojové techniky AV ČR. Ve stejném roce začal pracovat v ženevském CERNu, kde se věnoval měření intenzity částicových svazků v urychlovačích metodou rychlých proudových transformátorů (PhD 2010, Katedra měření fakulty elektrotechnické ČVUT v Praze). Nyní působí na oddělení zabývajícím se měřením profilů částicových svazků.

V roce 2018 byla Dr. Bělohradovi přidělena v CERNu role národního koordinátora pro Českou republiku, jejíž náplní je mimo jiné zprostředkování neformálního dialogu mezi CERN managementem a Českou republikou.