Jadrová fyzika je považovaná za mimoriadne presnú oblasť, v ktorej sa teórie zvyčajne výborne potvrdzujú v praxi. Keď elektróny narazia na atómy, vedci zvyčajne vedia, čo môžu očakávať. Existuje však jedna výnimka, ktorá už mnoho rokov nedá spávať výskumníkom – olovo. Tento ťažký, stabilný prvok sa správa tak, že to nikto nedokáže vysvetliť, a najnovšie experimenty to nielen potvrdzujú, ale naznačujú, že situácia je oveľa zložitejšia, než si ktokoľvek myslel. Výsledky nútia pozrieť sa na dlhoročnú záhadu z nového pohľadu a môžu mať vážny vplyv na budúci výskum základov fyziky.
Prvé varovné signály sa objavili už pred nejakým časom v Národnom urýchľovacom centre Thomasa Jeffersona v USA. Pri bombardovaní olovených jadier elektrónmi bolo zaznamenané niečo neobvyklé – jemný efekt spojený so spinom častíc, ktorý sa zvyčajne vyskytuje pri výmene dvoch virtuálnych fotónov, jednoducho zmizol.
Vyzerá to tak, ako keby základné zákony kvantovej mechaniky prestali platiť pri kontakte s týmto konkrétnym prvkom. Tento spinový efekt predstavuje malú, ale merateľnú zmenu trajektórie odrazených elektrónov pri zmene ich spinu. Pre väčšinu prvkov sa teória a prax ideálne zhodujú. Olovo je výnimkou a vedci už mnoho rokov neúspešne hľadajú vysvetlenie tejto nezrovnalosti.
Posledné experimenty situáciu len zhoršili
Nemecký tím z Univerzity Johanna Gutenberga v Mainzi sa rozhodol pristúpiť k tejto otázke z inej strany, s využitím mimoriadne citlivého elektrónového urýchľovača Mainz Microtron. Kľúčovým rozdielom oproti predchádzajúcim výskumom bola zmena energie lúča a uhla jeho dopadu na olovenú platňu. Výsledok bol neočakávaný a v istom zmysle ešte viac zamotaný. Namiesto absencie spinového efektu vedci zaznamenali jeho jasnú prítomnosť – a oveľa silnejšiu, ako predpokladali akékoľvek výpočty. Toto objavenie nevyriešilo záhadu, skôr ju ešte zhoršilo. Ukázalo sa, že správanie olova nie je len abnormálne, ale aj mimoriadne vrtkavé – prudko sa mení v závislosti od použitej energie, čo sa nepozoruje v ľahších atómových jadrách. Tam je spinový efekt stabilný a predvídateľný. Tu sa však zdá, že olovo sa riadi úplne inými, neznámymi pravidlami, čo teoretikov stavia do veľmi zložitej situácie.
Čo to znamená pre budúci výskum?
Táto situácia má konkrétne a pomerne závažné dôsledky pre plánované základné výskumy. V tom istom centre v Mainzi pokračuje výstavba nového urýchľovača MESA, na ktorom sa bude vykonávať experiment P2. Jeho cieľom je testovanie štandardného modelu s bezprecedentnou presnosťou, čo si vyžaduje zohľadnenie každého, aj toho najnepatrnejšieho faktora. Ak vedci nepochopia, prečo sa olovo správa tak zvláštne, riskujú, že budúce, mimoriadne presné merania prinesú výsledky zaťažené skrytými chybami. Je to trochu podobné ako použitie nefunkčného pravítka na milimetrové merania – zdanlivá presnosť môže viesť k nesprávnym záverom.
Práca financovaná Nemeckým výskumným fondom bude teraz pokračovať v širšom meradle. Fyzici majú v úmysle preskúmať iné ťažké prvky, aby overili, či sa tento problém týka len olova alebo širšej triedy jadier. Otázka, aká vlastnosť štruktúry jadra je zodpovedná za túto zvláštnosť, zostáva naďalej nezodpovedaná. Z pohľadu výskumníkov je to zmes sklamania a vzrušenia. Na jednej strane máme do činenia s tvrdohlavou výnimkou, ktorá ničí elegantné teórie. Na druhej strane, práve takéto anomálie často vedú k prelomovým objavom a nútia vedu rozširovať svoje obzory. Olovo, známe ľudstvu už od staroveku, stále dokáže prekvapiť a pripomínať, že príroda vždy môže priniesť nečakané prekvapenie.
