prof. Petr Kulhánek - nejnovější poznatky nejen o vzniku vesmíru

  
Prof. Kulhánek během poutavé přednášky pro Young MBSA na téma Vznik a vývoj vesmíru.

Foto: archiv Young MBSA/Daniel Šimpach

ROZHOVOR - přepis

ROZHOVOR s Petrem Kulhánkem - MP3 záznam: 

Jedna ze vstupních podmínek v Young MBSA je mládí – to je definováno do čtyřiceti let. Pojal jsem myšlenku, že bychom rozhovor udělali tak, že bychom se podívali na to, co se stalo za tu dobu, co ti mladí lidé v Young MBSA ztratili s fyzikou kontakt, protože si nemyslím, že se jí dál věnují. Většina z nich má patnáct, dvacet let od maturity. Mohl byste připomenout, co se v té fyzice aktuálně dělo před těmi patnácti, dvaceti roky. Od čeho jste si hodně slibovali. A pak se dostaneme k tomu, jak to dopadlo.
Jeden aspekt je určitě ten, že na středních školách se neučí současnou fyziku, což je samozřejmě obrovská škoda. Většinou se učí klasickou fyziku ze sedmnáctého století a často uchazeči vycházejí z gymnázií a vůbec netuší, co se děje kolem. Ale kdybych se měl ohlédnout za zhruba posledními dvaceti lety ve fyzice, tak pokrok je enormní. Zejména co se týče třeba teorie elementárních částic, kdy se staví obří urychlovače, které tady předtím nebyly. Nedávno se zprovoznil Large Hadron Collider, což je v tuto chvíli největší urychlovač světa s obvodem dvacet sedm kilometrů, na kterém se urychlují částice na energii sedm teralektronwoltů...

Kolik je to zhruba? Dá se to k něčemu přirovnat?
Dá se to přirovnat –jeden teralektronwolt je zhruba letící muška nebo letící komár. Nicméně ten letící komár – to si člověk řekne, že to vlastně není nic – ale tuhle energii má jeden proton, a ten je trilionkrát menší než ten letící komár. A dohromady je těch protonů v prstenci, na kterém se urychlují, tolik, že by dohromady jejich energie byla asi jako osobní vlak jedoucí rychlostí 200 kilometrů za hodinu. Což u nás tedy možné není, vzhledem ke stavu českých drah, ale v jiných zemích je to rychlost běžná...

Dále pokračuje fúze. To je taková meta - od dětství slýchávám, že tak do deseti let to bude. A ono je to pořád do deseti let. A v tuhle chvíli je to zase do deseti let. Staví se ITER -  první pokusná termojaderná elektrárna ve Francii, a zase se říká, že do deseti let to bude zvládnuté. Jestli bude, nebo ne, to je otázka, ale asi jsme tentokrát té fúzi nejblíže vůbec z historie, protože udržení plazmatu fúzního už je v řádu minut. Když jsem chodil do školy, byla to sekunda, čili ten posun je tady znát. Ale bohužel to pořád není na elektrárnu, to samozřejmě ještě ne.

Možná byste nám mohl fúzi trochu přiblížit. V čem to spočívá? Proč je pro nás tak důležitá a zajímavá?
Začal bych tím, že nejlépe vázány jsou atomy železa, respektive jejich jádra. Tam je ta vazebná energie největší a tam už se z toho nic dostat nedá. A jestliže chceme získávat z látky energii, tak se musíme dostat k jádrům železa. Takže jsou dvě možnosti: buďto mít jádra větší a ty rozdělovat na menší kousky, a tím se blížit k tomu železu, nebo mít jádra menší a slučovat je. Ta cesta rozbíjení je zvládnuta relativně velmi dobře, to jsou současné jaderné elektrárny, v nichž jsou jádra uranu, která jsou obrovská, mají třeba dvětstětřicetpět nebo dvěstětřicetosm částic v jádru, a ta se štěpí na ta menší jádra postupně až k železu třeba – a tím se získává energie. Naopak ta opačná cesta je slučovat jádra vodíku, deuteria na jádra hélia a získávat energii postupným slučováním. Ta cesta druhá, to slučování - termojaderná fúze - probíhá přirozeným způsobem ve hvězdách. Čili my víme, že to v přírodě funguje. Vidíme to v jádru Slunce a bylo by krásné, kdybychom to měli tady na Zemi. Současný slogan termojaderné fúze je „Zapálíme si Slunce na Zemi“. Je to sice nadnesené, ale jako slogan je to dobré. Vědecký slogan, který má – vedle všech těch politických sloganů – šťávu (úsměv). Samozřejmě nejde doslova o zapálení Slunce na Zemi, protože ve Slunci je teplota patnáct milionů kelvinů, je tam obrovský tlak, to my na Zemi neuděláme. Je to jenom připodobnění, nicméně pro lidi je to zajímavé ze dvou aspektů: jednak slučování vodíku nebo deuteria na helium znamená, že to palivo – to je vodík a deuterium – toho je v přírodě obrovské množství. Naopak uran na štěpení jednou dojde. Vodíku a deuteria je v oceánech tak obrovské množství, že je to v podstatě pro lidi nevyčerpatelný zdroj energie.
Čili zvládnutí termojaderné fúze znamená nemít problémy se surovinou pro termojadernou reakci. A druhý aspekt je v tom, že když bouchne jaderná elektrárna, viz Černobyl a podobně, tak to je obrovský průšvih. Kdyby jakýmkoliv způsobem explodovala termojaderná elektrárna, tam je paliva tak zanedbatelné množství, že jestli by to ohrozilo okruh nějakých dvacet, třicet metrů kolem elektrárny, tak jde o maximum, dál se to prostě nedostane.

A kde se tam bere ten výkon, když je to taková „komorní“ záležitost? Může to dosahovat obdobného výkonu, jaký mají jaderné elektrárny?
Tak v tuto chvíli v žádném případě ne. Ale je to otázka budoucnosti. Odhad je, že první experimentální elektrárna, která bude alespoň nějaký výkon dodávat, by měla být do deseti let. Ale zvládnutí technologické, aby šlo opravdu o užitečný zdroj třeba pro malou vesnici, to je otázka třiceti roků ještě, to určitě není takhle za humny. Čili v tuto chvíli bych řekl, že fúze není technologicky zvládnutá tak, aby energie z ní získaná živila třeba celé město. Do toho máme ještě strašně daleko.

Můžete nám přiblížit, proč je to tak složité? Kde se naráží na ty technologické obtíže?
Ono už je to v názvu: termojaderná. To termo znamená, že tam musí být vysoké teploty, což třeba není problém štěpení uranu. U fúze se skutečně musí látka přeměnit na plazma a plazma je látka, která má v sobě volné nosiče náboje, reaguje na magnetická a elektrická pole. V podstatě kdybych to měl k něčemu připodobnit, je to jako pytel blech. Plazma je naprosto neudržitelné, nestabilní a rozpadá se. Hlavní problém je to plazma, ve kterém probíhá termojaderná fúze, nějak někde udržet. Zpravidla se to dělá v různých magnetických pastech, v magnetických nádobách. Asi neprogresivnější jsou v tuto chvíli tokamaky, což je jakási stočená pneumatika, ve je plazma drženo magnetickým polem. Největším problémem je, aby plazma bylo drženo po dosti dlouhou dobu. Po tak dlouhou dobu, aby energie, která se do fúze dodá byla menší, než energie, která se z ní získá – protože hlavní cíl je samozřejmě z fúze získávat energii. Do deseti roků se bude stavět první pokusná termoelektrárna ITER ve Francii.

Probíhala dlouhá jednání, je to projekt, na kterém se podílejí všechny vyspělé země světa. Uvažovalo se o stavbě ve Spojených státech, později v Japonsku, nakonec zvítězila Evropa. Bude to taková stočená pneumatika o průměru šest metrů – čili ta první pokusná termoelektrárna bude mít šestimetrový průměr.

Jaký to bude dodávat výkon, když půjde všechno dobře?
Když všechno půjde dobře, tak to nebude dodávat výkon žádný, akorát se spotřebuje, co se do toho dodalo na to, co se z toho získá (úsměv). Čili není tady počítáno s tím, že by to dodávalo nějaký výkon do sítě, je tady počítáno s tím, že to, co se do toho vrazí, se akorát dostane zpět, že se to udrží a že se na tom odzkouší problémy nestabilit, problémy toho, aby se plazma udrželo.
Pro Českou republiku je to projekt nesmírně zajímavý, protože shodou náhod v Anglii, kde těch tokamaků mají celou řadu, zjistili, že už je nejsou schopni všechny finančně podporovat, a proto se rozhodli jeden z těch menších tokamaků věnovat. Původně to mělo být do Německa, ale tam nakonec jednání usnula a podařilo se ho věnovat do České republiky. V tuto chvíli je již dostaven a otevřen. Jmenuje se Compass D a je umístěn v Ústavu fyziky plazmatu na Praze 8. A proč je to pro republiku zajímavé? Je to proto, že Compass D má velice podobné parametry jako bude mít stavěný ITER, co se týká geometrie. Bude to vlastně zmenšenina jedna ku deseti. Takže když na ITERu něco nepoběží a bude nějaký problém, tak se to bude zkoušet v České republice na tokamaku Compass D. Takže my jsme se obratem několika let dostali na světovou špici ve výzkumu termojaderné fúze díky tomu, že jsme převzali dar Anglie, který samozřejmě znamenal obrovskou finanční zátěž pro Českou republiku. Musela být postavena komplet nová budova, na to všechno uvolnila prostředky jak vláda, tak Akademie věd a v tuto chvíli je již Compass D v provozu.

To jste mě předběhl, k financování jsem se určitě chtěl také dostat. Já bych se rád držel ... ne při Zemi ... ale při tom Slunci. U té plazmy já si neodpustím takovou banální otázku – není nebezpečné mít tu plazmu doma v obýváku? Nemůže to taky bouchnout?
Nene (smích). Plazma samotné musí být něčím drženo – magnetickým polem. Jakmile to pole pomine a to plazma se rozprskne do okolí, v tu chvíli velice rychle chladne a není schopno - v tom množství, jaké tady máme - nic udělat. Samozřejmě, máte pravdu v tom, že jakmile by to bylo nějaké větší množství, tak od toho může chytit obývák. Ale to nikdo doma nemá, že?

Já narážím na ty plazmové televize. Mě zaráží, že si to lidé koupí. Plazmová televize zní mně jako velice nebezpečná věc...
Ne, to si nemyslím, tam je plazmatu skutečně pomálu. Ale určitě třeba při sváření autogenem – tam vzniká také plazma. Tam je reálné nebezpečí, že když to člověk namíří na sebe, že se popálí, zničí, to určitě ano. Plazma je nebezpečné, ale ne v těch běžných přístrojích a zařízeních, které máme doma.

Dobře. Ještě zůstaneme u té fyziky, než se dostaneme k financování. Já jsem si o vás přečetl, že se kromě plazmatu věnujete také astrofyzice nebo kosmologii. Zajímalo by mě, jak spolu tyhle dvě věci souvisí. Nejsou to dva úplně jiné koníčky tak trochu?
Já jsem vás zrovna chtěl přerušit, že je to jedno a to samé (smích). Ono je skutečně jedno a to samé, protože ve vesmíru je devadesát devět procent atomární látky ve stavu plazmatu. Takže to je pořád fyzika plazmatu. Naopak – tady na Zemi je plazmatu málo. Najdeme ho v ionosféře, v kanálech blesku přirozeně, ale jinak Země je strašně atypická. Země je převážně složena ze skupenství pevného, kapalného a plynného. Ve vesmíru to tak není – všechny hvězdy, mlhoviny, to je všechno složeno z plazmatu.
Čili to, že dělám astrofyziku a zabývám se plazmatem, je pořád jedno a to samé. Jenom vědecké metody ve fyzice plazmatu někdy aplikuji na mlhovinu, někdy na nitro hvězdy, někdy třeba na to, čemu se říká pinč, což je vlastně plazmový kanál, který vzniká při laboratorních experimentech. Ale je to pořád jedna a ta samá vědní disciplína.

U té astrofyziky – co je tam nového za těch patnáct, dvacet let?
Tak určitě je to objev první exoplanety v roce 1995, to je obrovský posun kupředu, kdy naše sluneční soustava najednou není jediná v celém vesmíru. Dneska jich známe asi čtyři stovky, čili to obrovsky pokročilo. Dneska známe planety u jiných sluncí, u jiných hvězd. To je spíše takový psychologický moment, že jsou sluneční soustavy ve vesmíru ve velkém množství. To zvyšuje samozřejmě naději, že by někde mohly být nějaké inteligentní bytosti, byť tedy to je věc, která je dobrá právě pro to financování, protože když je módní zkoumat zelené pidimužíky, tak to často přináší peníze a jako vedlejší produkt jsou pak skutečné vědecké projekty.
Když už jsem se k tomu dostal, tak ono samozřejmě asi život ve vesmíru bude někde jinde. Ale pakliže bude ne v nějakých primitivních podobách, ale v podobě inteligentních bytostí, tak budou tak daleko, že se s nimi stejně nedomluvíme. Ta vzdálenost mezi nimi a námi by byla taková, že jaká je to komunikace, když se na něco zeptáte a odpověď dostanete za deset tisíc roků, to prostě komunikace není (úsměv). Čili v tomto smyslu ani nemá smysl hledat mimozemské civilizace. Ale určitě je třeba zajímavé hledat nějaké zárodky tady ve sluneční soustavě. Není vyloučeno, že na Titanu nebo Enceládu jsou nějaké primitivní formy života. To se dělá, to se hledá.
Tohle je také – řekl bych - obrovský posun v našich znalostech, že se našly organické molekuly už v zárodečných mlhovinách, ze kterých vznikají hvězdy, a i velice komplikované organické molekuly. Čili dneska se zdá, že život je vlastně vnucen a vzniká všude tam, kde jsou vhodné podmínky pro život, což dříve nebylo zřejmé. A život na Zemi byl pravděpodobně zavlečen v podobě složitých organických molekul ze zárodečné mlhoviny a potom se teprve na Zemi dotvářel do toho obrazu, jak ho dneska vidíme.

To je nejbližší zatím důkaz, nebo objev týkající se života někde jinde ve vesmíru? Nic konkrétního nemáme?
Zatím žádný konkrétní...

Nějaký meteorit, v něm stopy bakteriálních aktivit...?
To je věc, která proběhla zhruba před desítkou let, kdy se našel meteorit z Marsu a na řezu byly útvary, které připomínaly nějaké mikroby. Bohužel to nebylo průkazné, takže není zjevné, jestli to byl život nebo nebyl život...

Čili v tuto chvíli bych to uzavřel tím, že nemáme žádné pozitivní známky života ve sluneční soustavě, byť to není stále vyloučeno.

Za rozhovor děkuje Tomáš Zvěřina, Multimedia atelier s.r.o.

POSLECHNĚTE SI celý rozhovor

Pokračování rozhovoru najdete zde:

Všechny FOTOGRAFIE ze setkání na Štefánikově hvězdárně najdete zde: