Úvod
Věda
Planeta země
Historie
Zajímavosti
Lifestyle
Záhady a napětí
Z čeho se skládá kosmické záření? Napoví přelomová metoda českého fyzika

Jeden rok večerního sledování televize, jedna cesta letadlem z východního na západní pobřeží USA nebo 3 dny strávené v Atlantě. Všemi těmito činnosti do sebe průměrný Severoameričan dostane dávku 0,1 miliSievertu (mSv) ionizujícího záření.

Dalších přibližně 6,1 mSv za rok načerpá tím, že chodí k lékaři, jí, pije, dýchá a funguje ve světě, ve kterém je doslova vše z nějaké části radioaktivní – i jeho vlastní tělo.

Godzilla – Hulk – člověk

Radioaktivní záření přeměnilo jaderného fyzika na neuvěřitelného Hulka, čtyři astronauty na Fantastickou čtyřku, a obyčejnou ještěrku v Godzillu. Mimo plátna filmových blockbusterů (trhák, pozn. red) radiace na organismus působí o poznání méně epicky.

V lidském těle vytváří ionizující záření chemikálie zvané volné radikály, což jsou velice aktivní molekuly, které mohou poškozovat DNA a likvidovat buňky.

Mírná otrava ozářením se projevuje bolestí hlavy a narušeným imunitním systémem se objevuje už při dávce 500–1000 miliSievertu (mSv). To je ekvivalent 500–100 rentgenů najednou a až 400násobek toho, co Severoameričan obdrží za celý rok.

Expozitura více než 2000 mSv najednou bývá smrtící téměř okamžitě. To jsou ale extrémní příklady. Mnohem menším dávkám radiace jsme vystavování v každé sekundě našich životů kvůli kosmickému záření.

Nejenergetičtější částice

To víme už dlouho, ale nově – možná – víme, že částice kosmického záření o nejvyšších energiích pronikají do atmosféry pravděpodobně mnohem hlouběji, než se dosud předpokládalo. Přilétající částice budou tedy zřejmě i výrazně těžší.

Nové poznatky vyplývají z metody, která zobecňuje přístup k předpovědím modelů srážek vesmírných částic se zemskou atmosférou.

Jejím autorem je astročásticový fyzik Jakub Vícha z Fyzikálního ústavu AV ČR, který zkoumá nejenergetičtější částice přilétající z vesmíru pomocí dat z největšího současného experimentu na světě – Observatoře Pierra Augera v Argentině. Studii publikoval časopis Physical Review D.

Nositel prémie Lumina quaeruntur za rok 2023 Jakub Vícha pracuje v oddělení astročásticové fyziky ve Fyzikálním ústavu AV ČR. Foto: Pierre Auger Observatory; Anna Šolcová pro AV ČR
Nositel prémie Lumina quaeruntur za rok 2023 Jakub Vícha pracuje v oddělení astročásticové fyziky ve Fyzikálním ústavu AV ČR. Foto: Pierre Auger Observatory; Anna Šolcová pro AV ČR

Jaký je původ částic?

Unikátní metoda zároveň posouvá vědu o krůček blíže k odhalení jedné z největších záhad fyziky, a sice jaký je původ částic z vesmíru, které bombardují vzdušný obal planety Země?

„Především u částic s nejvyšší energií stále nevíme, co by mohly být zdroje nejextrémnějších procesů ve vesmíru, které umožňují jejich vznik,“ vysvětluje Jakub Vícha z Fyzikálního ústavu AV ČR.

Složení těchto částic se odhaduje pouze nepřímo, a to na základě z měření sekundárních částic, které vznikají kaskádovitě po srážce primární kosmické částice s jádrem v atmosféře.

Některé z těchto sekundárních částic, například miony, přitom dopadají až na zem. Mezi pozorováním a modelovými předpověďmi množství dopadajících mionů doposud panoval velký nesoulad.

„Naše interpretace měření poukázala na to, že spršky částic ultravysokých energií pravděpodobně pronikají mnohem hlouběji do atmosféry, než jsme si mysleli,“ vysvětluje Jakub Vícha.

„Zároveň se ukazuje, že složení kosmického záření, které se právě nejčastěji určuje podle zmíněné pronikavosti spršek, může být i výrazně těžší, než se běžně uvažovalo, a obsahovat tedy více těžších jader,“ dodává vědec.

Čím převratnější myšlenka, tím větší odpor

Revoluční metoda Jakuba Víchy výrazně zpřesnila popis naměřených dat. Zároveň poprvé jednoznačně prokázala neschopnost předchozích modelů popsat naměřená data spolehlivě.

V jejím důsledku nyní astročásticoví fyzici zřejmě přehodnotí výsledky dosavadních publikovaných prací týkajících se složení kosmického záření ultravysokých energií. Ve vědecké komunitě zprvu nový postup narazil na nedůvěru a odpor.

Metodu českého vědce ověřovaly stovky astročásticových fyziků z Observatoře Pierra Augera, nakonec na celkem 2239 sprškách částic detekovaných zároveň fluorescenčním a povrchovým detektorem s energiemi mezi 3 a 10 EeV (exa elektronvolty).

Po šesti letech od první prezentace konečně publikuje výsledky časopis Physical Review D. „Byla období, kdy jsem cítil velkou deprivaci, že moje metoda není přijata, ale nebyl jsem schopen přijít na to, co dělám špatně.

Byl jsem přesvědčen, že je všechno tak, jak má být, a nikdo také vlastně nenašel nějakou chybu v mém postupu,“ zdůrazňuje Jakub Vícha. Metodu nadále prosazoval i za podpory některých nejuznávanějších kolegů v naší komunitě.

„Říkali mi: čím revolučnější výsledek, tím větší odpor vyvolá, chce to čas,“ dodává astročásticový fyzik a nositel prémie Lumina quaeruntur za rok 2023.

Z vesmíru přichází proud nabitých částic, po srážce se vzdušným obalem Země vzniká kaskáda sekundárních částic. Foto: NASA
Z vesmíru přichází proud nabitých částic, po srážce se vzdušným obalem Země vzniká kaskáda sekundárních částic. Foto: NASA

Extrapolace do vyšších energií s sebou přináší velké systematické chyby

Při interpretaci dat kosmického záření ultravysokých energií se výzkumníci spoléhají na předpovědi modelů hadronických interakcí, které ovšem nepopisují naměřené vlastnosti spršek dostatečně spolehlivě.

Tyto modely byly vytvořeny na základě poznatků z hadronových urychlovačů, jako je např. LHC v CERN poblíž Ženevy, nicméně nejenergetičtější kosmické částice přesahují dokonce hodnoty 100 EeV, což výrazně převyšuje možnosti zkoumání pozemských urychlovačů.

Vlastnosti hadronických interakcí se tedy musí v modelech extrapolovat na o mnoho řádů vyšší energie, což vnáší významnou systematickou nejistotu do interpretací měření kosmického záření…Nyní se ukazuje, že modely potřebují být zpřesněny mnohem komplexněji než jen generováním většího množství mionů, což je už samo o sobě dosti problematické.

V kosmickém záření ultravysokých energií se tedy zřejmě objevuje více těžších částic, jako jsou například jádra železa, což má zásadní vliv na hledání jejich zdrojů na nejvyšších energiích…Čím mají totiž částice větší náboj, tím více se zakřivují v magnetickém poli naší Galaxie, a tím je jejich směr příletu více vzdálený od směru jejich zdroje na obloze.

„Příroda je prostě daleko komplikovanější, než bychom chtěli, a ztěžuje tak naši snahu konečně odkrýt, odkud k nám tyto částice přilétají…Nicméně postupně zužujeme prostor možností a jednou se snad dočkáme odhalení, jak a kde tyto nejextrémnější procesy ve vesmíru probíhají,“ uvádí Jakub Vícha.

Poslové nejextrémnějších procesů ve vesmíru

Vysokoenergetické kosmické záření je proud nabitých částic přicházející z vesmíru…Část z nich pochází ze Slunce, část z naší Galaxie a ty nejvzácnější, poslové nejextrémnějších procesů ve vesmíru, jak je nazývá astročásticový fyzik Jakub Vícha, přilétají dokonce až z jiných galaxií.

Odkud primární částice přiletěla, než spustila spršku sekundárních částic, jakou měla energii a co to vlastně bylo za částici, se vědci snaží odvodit ze signálů způsobených sekundárními částicemi spršky v detektorech umístěných na povrchu Země.

Tím nejlepším současným detektorem na světě je Observatoř Pierra Augera v Argentině, na jejíž výstavbě, provozu a analýze naměřených dat se podílejí i vědci z České republiky.

Související články
Pro každou čerstvě vylíhnutou mořskou želvu začíná životní cesta zpravidla za tmy. Dospělá samice opouští oceán, pomalu se přesouvá po pláži, vyhledá vhodné místo nad hranicí přílivu, vyhloubí hnízdo a naklade vejce. Na floridském pobřeží Space Coast se tento miliony let starý přírodní cyklus každoročně opakuje v mimořádném měřítku. Jen v oblasti Archie Carr National Wildlife […]
Statistiky požárů i tisíce diagnostických testů vyvracejí tři nejčastější mýty, které stále obestírají elektromobilitu. Faktem je, že čistě elektrické vozy hoří mnohem méně často než auta s běžným spalovacím motorem, statistiky totiž zkresluje započítávání elektrokoloběžek, elektrokol či hybridů. Mnozí se také bojí rychlé ztráty kapacity baterie – dlouhodobé měření trakčních akumulátorů ojetin však ukazuje, že […]
Vypadají jako nerváci: Když si vedle nich sednete a rozbalíte fast food, zvednou se a vytratí. Když to nejde, nasadí podivně strnulý výraz. Problém nemají s vaším výběrem jídla, ale s tím, že ho žvýkáte a polykáte. Pro lidi postižené misofonií jsou to zvuky, které se nedají vydržet.   Většině z nás vadí skřípání křídy […]
To, co bylo dlouho považováno za genetický „šum“, se ukazuje jako významná součást regulační sítě na úrovni buňky i celého organismu. Tvrdí to nový přehledový článek vědců z MBÚ AV ČR, který se věnuje tzv. dlouhým nekódujícím RNA.   To, co biologové po desetiletí označovali za „nekódující RNA“, nemusí být ve skutečnosti tak nekódující, jak […]
reklama
Historie
3 historické tunely: Kde vlaky nahradily brambory?
Obyvatelé Litoměřic si prý stěžují, že jim chystaná železnice do Děčína znemožní přístup k Labi. Ražení tunelů na trati z Plzně do Železné Rudy je zase tak nebezpečné, že si práce vyžádají na 50 mrtvých. I tak se rodí jedny z nejstarších tunelů v Česku.   „Tak ať jezdí pod zemí!“ mají jasno občané Litoměřic. […]
Rozhodla střet smrt samotného krále?
Odrazil invazi norských Vikingů. Koncem září 1066 je král Harold II. Godwinson porazil v bitvě u Stamford Bridge a uhájil tak pro sebe anglický trůn. Na odpočinek a oslavy však není čas. Na jihu Anglie, stovky kilometrů daleko, se totiž vylodil normandský vévoda Vilém, který si také dělá zálusk na jeho korunu!   Za přetahovanou […]
Nepřežili janičáři Požehnanou událost?
Mustafa cítí zklamání. Teď se dozvěděl o sultánově dekretu, jímž panovník Osmanské říše zakládá nové vojenské sbory. Z každého janičárského praporu bude pro ně vybráno 150 mužů.   Mustafa (†1826) si pokládá hlavu do dlaní. Na chvíli se zasní. Ty tam jsou slavné časy janičárů, elitních pěších jednotek, které od 14. století věrně stály po […]
Pláž hanby lákala plavce i šmíráky
„Pláž hanby!“ pohoršují se nad skandální vymožeností u švýcarského Lucernského jezera místní mravopočestní občané. Otevření prvního městského koupaliště ve Švýcarsku, kde se návštěvníci nerozdělují podle pohlaví, vyvolá velkou senzaci. V roce 1919 totiž nebývá zvykem, že by se u vody vyskytovali v koupacích úborech muži a ženy pospolu.   Chtělo by to nějakou novinku. První světová válka […]
Zajímavosti
Postrach jménem Eiger: Nejděsivější hora Evropy
Strmý kolos s názvem Eiger propichuje oblohu v nadmořské výšce 3 967 metrů a najdeme ho ve švýcarských Alpách. Není to sice nejvyšší hora Evropy, ale za to si drží punc té nejnebezpečnější a dodnes mezi horolezci budí respekt.   Může za to Nordwand alias severní stěna. Tu kvůli více než 60 zmařeným životům překřtí na […]
Semafor: Světlo, které zkrotí chaos na ulicích
Červená, oranžová, zelená. Tři nejmocnější barvy ve městě. Poslouchá je kmán i pán, dají městům nezaměnitelný rytmus a zkrotí chaos, který v ulicích vládl, než se společně chopily moci.   Jak v 19. století města rostou, roste i dopravní chaos. Ulice jsou přeplněné a chodci, kteří si vykračují, kudy se jim zlíbí. Jen v Londýně […]
Betty Robinsonová: Vstane z mrtvých a získá olympijské zlato
Sympatická usměvavá dívka, která vyhraje olympiádu, protože doběhne vlak. A po letecké havárii vstane z mrtvých a vyhraje další olympiádu.   Američanka Elizabeth R. Robinsonová (1911–1999) je sympatická dívka, která ráda drnká na kytaru, studuje na střední v Chicagu a občas předvádí, jak rychle umí běhat. Je sice soutěživá, ale nikdy ji nenapadne, že by […]
Hajlování: Vynález antického Říma? Ne tak docela…
To gesto zná snad každý. Postavit se vzpřímeně a zvednout pravici – správně zhruba do úhlu 135 stupňů. Má jít o starověký zvyk, jenže hajlování se objevuje až mnohem později.   Benito Mussolini (1883–1945) se odvolává na praktiku římských císařů, do karet mu hrají i některé sochy, které zvedají pravici. Ani jedna však nehajluje. Jednu […]
Záhady a napětí
Templářské tajemství na Veveří: Poklad dvanácti apoštolů
Dvanáct stříbrných soch apoštolů v životní velikosti a snad i svatý grál – to vše podle legendy leží pod hradem Veveří. Templáři zde prý po svém pádu ukryli kořist lstí odebranou moravskému knížeti. Ačkoli historici většinou krčí rameny, do podzemí se stále vydávají hledači pokladů s nadějí, že to budou právě oni, kdo učiní objev století.   […]
Legendní režisér Steven Spielberg šokuje: Věří v existenci mimozemšťanů! Má přístup k tajným materiálům?
Uznávaný režisér Steven Spielberg svým novým filmem Den odhalení, který měl nedávno premiéru i v českých kinech, vyvolal poprask. Jeho téma totiž údajně není až tak moc sci-fi, jak si mnozí myslí. Samotný režisér v existenci mimozemšťanů věří a říká, že tu možná byli vždycky!   Každý nový film legendárního režiséra Stevena Spielberga (*1946) poutá […]
Winchester Mystery House: Stavěla slavná dědička past na duchy?
Dveře se otevřou a za nimi není pokoj, ale prázdný prostor. Schodiště stoupá ke stropu a chodba se bez varování zlomí jiným směrem. V kalifornském San José stojí sídlo, které působí, jako by ho někdo stavěl podle plánů, jimž měl rozumět spíš mrtvý než živý. Byl Winchester Mystery House jen výstředním domem bohaté vdovy, nebo […]
Záhadná smrt ruského turisty: Chtěl ho zabít duch?
V květnu 2025 po pádu z devátého patra bytového domu v Thajsku umírá ruský turista. Těsně před smrtí muž prohlašuje, že ho pronásleduje „vražedný duch s vypoulenýma očima“. S tímto tvrzením se dokonce obrátí i na hlídače v budově, nikdo mu ale nedokáže pomoci. Stojí za jeho smrtí skutečně vražedný duch, nebo spíš drogy či […]
reklama
Nenechte si ujít další zajímavé články
Velikonoční boží milosti neboli křehotiny
tisicereceptu.cz
Velikonoční boží milosti neboli křehotiny
Křehké cukroví se na Vysočině nepřipravuje jen na Velikonoce. Sváteční pochoutka prababiček v neděli provoní celý dům. Zkusíte si ho vyrobit také? Suroviny 250g hladké mouky 2 žloutky Kousek m
Amulet si našel cestu zpátky
skutecnepribehy.cz
Amulet si našel cestu zpátky
Nedokázala jsem pochopit, proč můj kamarád Roman musel zemřít. Když jsem o něj přišla, ze vzteku jsem zahodila do moře amulet pro štěstí. Romana jsem znala od střední školy. Byl to tehdy můj jediný kamarád. Roman byl jiný, věčně zahloubaný intelektuál, který viděl krásu všude kolem. Moc ráda jsem poslouchala, když mi vykládal třeba o umění. Po
Podivné věci, které se dějí v lidském těle na podzim
epochaplus.cz
Podivné věci, které se dějí v lidském těle na podzim
Podzim nepřináší jen barevné listí, dýně a první pokusy najít doma teplé ponožky. Naše tělo si zároveň všímá, že ubývá světla, klesá teplota a mění se vlhkost vzduchu. Podle odborníků na tyto změny skutečně reaguje a někdy docela překvapivě. Kůže začne protestovat. Jakmile venku klesá teplota a vzduch je sušší, pokožka ztrácí více vody. Dermatologové
Soulad podle harmonie zlatého řezu
rezidenceonline.cz
Soulad podle harmonie zlatého řezu
Vznosné křivky rezidence Habitação Áurea v regionu Amarante na severu Pyrenejského poloostrova vytvořily díky dané koncepci prostor s přirozenou rovnováhou, otevřený krajině, světlu i modernímu rodinnému životu. Neutrální barevná paleta a přírodní textury, jež byly použity v dokonalém souladu, přispívají ke klidné a sofistikované atmosféře, zatímco architektonické prvky, jako je prosklená terasa a stropy v
Další krok Kostkové bude rozvod?
nasehvezdy.cz
Další krok Kostkové bude rozvod?
O problémech v jejich manželství se spekuluje měsíce. Tereza Kostková (50) dlouho vypadala, že ji něco trápí, nebo že řeší závažnou věc. Podle mnohých to mohl být rozvod s režisérem Jakubem Nvotou (48
Generace vesmír
epochanacestach.cz
Generace vesmír
Populární Hvězdárna a planetárium Brno se v pondělí 8. února 2027 stane místem mimořádného setkání vědců, odborníků na kosmický výzkum a mladé generace. Akce Generace vesmír nabídne studentům a rodinám s dětmi příležitost poznat fascinující svět astronomie, moderních technologií a mezinárodních vesmírných projektů. Program představí zákulisí Evropské jižní observatoře v Chile, kde se nacházejí jedny
Vegetariánské burgery s červenou řepou
nejsemsama.cz
Vegetariánské burgery s červenou řepou
Zkuste červenou řepu smíchat s vlašskými ořechy a česnekem a udělat si z ní zdravé burgery, jejichž chuť vás překvapí. Na 4 porce potřebujete: ✿ 250 g červené řepy ✿ 50 g sekaných vlašských ořechů ✿ 3 stroužky česneku ✿ 50 g bílého jogurtu ✿ 2 lžíce majonézy ✿ sůl, pepř ✿ 1 rajče ✿ 1 červenou cibuli ✿ listový salát ✿ 4 plátky sýra
50 let světelné energie: Technologie Eco-Drive změnila pravidla hry
iluxus.cz
50 let světelné energie: Technologie Eco-Drive změnila pravidla hry
Světlo jako zdroj energie a stejně tak žádné pravidelné výměny baterií navíc technologický vývoj, který už půl století posouvá hranice hodinářského průmyslu. Japonský Citizen slaví 50 let technologi
Věda na prodej. Jak vznikají falešné výzkumy
21stoleti.cz
Věda na prodej. Jak vznikají falešné výzkumy
Věda by měla být v první řadě hledáním pravdy a odpovědí na otázky, které pokládá okolní svět. Ale i jí dělají obyčejní smrtelníci se svými slabostmi a neřestmi a tak bohužel i ve vědě, která ze své p
Česko v rukou pekel: Místa, na které se podepsal sám ďábel
enigmaplus.cz
Česko v rukou pekel: Místa, na které se podepsal sám ďábel
Jistě jste někdy zažili neurčitý zvláštní pocit. Mohl být vyvolán nějakým slovním spojením, nebo třeba energií nějaké osoby. Někdy za něj ale může zvláštní duch místa. Poznejte s ENIGMOU několik o
Rudolfova štola vyšla rozmařilého císaře na 4 000 000 grošů
historyplus.cz
Rudolfova štola vyšla rozmařilého císaře na 4 000 000 grošů
Rozmar, nebo nutnost? V každém případě obdivuhodný počin, obzvlášť na svou dobu. Při stavbě Rudolfovy štoly pod pražskou Letnou se totiž ještě nepoužívaly trhaviny. Horníci tak musely každý kousek zeminy odstranit ručně. To všechno v téměř absolutní tmě, v hloubce více než 40 metrů pod zemí, kde není rozdíl mezi dnem a nocí.   Ačkoliv
Umíte si vybrat šunku?
panidomu.cz
Umíte si vybrat šunku?
Šunkový závitek, šunková rolka s křenem, šunkový chlebíček, šunka od kosti… Koupit si šunku není jen tak. Může být vepřová, krůtí, kuřecí, ale rozdíly mezi jednotlivými druhy jsou ještě i jiné. Výrobci šunky musí přesně dodržet požadavky na použitou surovinu i na jakost. Zároveň nesmí překročit maximální stanovený obsah tuku. Pokud je šunka vyrobena z
Provozovatel: RF HOBBY, s. r. o., Bohdalecká 6/1420, 101 00 Praha 10, IČO: 26155672, tel.: 420 281 090 611, e-mail: sekretariat@rf-hobby.cz