Minuloročnú Nobelovu cenu za fyziku získali celkom očakávane Belgičan Francois Englert a Brit Peter Higgs. Obaja teoreticky popísali v 60. rokoch takzvaný Higgsov mechanizmus a časticu, ktorá je jeho dôsledkom. Tým prispeli k pochopeniu pôvodu hmoty subatomárnych častíc.

Ich teória je ústrednou časťou štandardného modelu časticovej fyziky, podľa ktorej všetka živá i neživá hmota, vrátane hviezd a planét, pozostáva len z niekoľkých stavebných blokov - hmotných častíc.

Teóriu sa podarilo experimentálne potvrdiť až v minulom roku v hadrónovom urýchľovači v laboratóriách Európskej organizácie pre jadrový výskum (CERN) vo Švajčiarsku.

V CERNe pracujú priamo alebo externe tisícky vedcov a inštitúcia spolupracuje so stovkami ďalších univerzít a výskumných centier. Jedným zo spolupracujúcich pracovísk je aj Ústav fyzikálnych vied Prírodovedeckej fakulty Univerzity Pavla Jozefa Šafárika v Košiciach.

K prvým spoločným aktivitám košických fyzikov a CERNu došlo po osobnom stretnutí s jeho bývalým riaditeľom profesorom Schopperom na letnej škole, organizovanej CERNom a Spojeným ústavom jadrových výskumov v Dubne.

Spolupráca sa neskôr pretavila do účasti košických pracovísk Slovenskej akadémie vied a Prírodovedeckej fakulty UPJŠ na projekte Helios3, ktorý bol súčasťou experimentu NA34 z roku 1991. Onedlho pribudli aj ďalšie projekty - WA94, WA97 a NA57 na urýchľovači SPS (Super Proton Synchrotron).

Najteplejšia hmota vo vesmíre

Aj v súčasnosti sa pracovníci Ústavu fyzikálnych vied spolupodieľajú na jednom zo štyroch veľkých experimentov realizovaných pod hlavičkou CERNu.

Katedra jadrovej a subjadrovej fyziky participuje na projekte ALICE na urýchľovači LHC, v rámci ktorého vedci študujú novú formu (skupenstvo) hmoty, vytvorenú zrážkami ťažkých atómových jadier. Táto spolupráca by mala pokračovať minimálne do roku 2025.

Vedci využívajú pri meraní teploty a hustoty novej hmoty analýzu vlastností podivných častíc. Zistili, že táto forma hmoty, tzv. kvarkovo-gluónová plazma, je najteplejšia hmota vo vesmíre. Jej teplota dosahuje približne 5,5 bilióna stupňov Celzia. Pre porovnanie teplota slnka dosahuje približne 20 miliónov stupňov.

Práve takéto horúce podmienky prevládali asi jednu mikrosekundu po Veľkom tresku. Štúdium hmoty nám má preto pomôcť objasniť záhady, súvisiace s ranným vesmírom.

Zlepšili počítačový grid

Súčasne  s týmto výskumom sa na tejto katedre tiež testoval nový špecializovaný middlewarový softvér, ktorý spracováva údaje zo zrážok častíc v priestore časticových detektorov. Vedci tvrdia, že softvér pomohol k objavu Higgsovho bozónu.

„Cieľom projektu EMI (European Middleware Initiative) bolo spojiť štyroch hlavných európskych poskytovateľov gridových middlewarov ARC, gLite, UNICORE, dCache,“ hovorí doktor Jozef Černák.

Projekt 7. rámcového programu Európskej únie, do ktorého sa zapojilo 24 výskumných organizácií a univerzít z Európy a Ázie, mal združiť výpočtové kapacity a vytvoriť softvér pre vedeckú komunitu.

„Na softvér boli kladené mimoriadne požiadavky, napríklad spracovanie  extrémne  veľkého  objemu  údajov bezpečným spôsobom  v rôznych častiach  sveta.  Výsledky  projektu  EMI  prispeli k spoľahlivej prevádzke medzinárodnej siete počítačových uzlov, tzv. počítačového gridu,” vysvetľuje Černák.

Práve medzinárodný počítačový grid vyzdvihol aj riaditeľ CERNu profesor Ralf-Dieter Heuer pri ohlasovaní objavu Higgsovho bozónu v júni 2012.

Na  testovaní  middlewarového  softvéru sa od roku 2010 do 2013 podieľali okrem Černáka aj doktor Marek Kočan, doktor Martin Savko a Eva Černáková.

Nový softvér si nenašiel uplatnenie len vo fyzike vysokých energií, ale aj v skorej diagnostike Alzheimerovej choroby (projekty outGRID, newGRID, LINGA, LONI a CBRAIN) a pri výskume a ochrane života v morí v projekte iMarine. Uplatnenie by mohol v budúcnosti nájsť aj v biovedách, vo vede o životnom prostredí, v sociálnej vede a lingvinstike.