Záhadné chování olova v kvantové mechanice
První znepokojující signály se objevily již před nějakým časem v Thomas Jefferson National Accelerator Facility ve Spojených státech. Při bombardování jader olova elektrony bylo pozorováno něco mimořádného – jemný efekt spojený se spinem částic, který normálně nastává během výměny dvou virtuálních fotonů, jednoduše vymizel.
Vypadalo to, jako by základní zákony kvantové mechaniky přestávaly platit v kontaktu s tímto konkrétním prvkem. Tento efekt spinu je drobnou, ale měřitelnou změnou v trajektorii odražených elektronů při převrácení jejich spinu. Pro většinu prvků teorie a praxe jsou v dokonalé shodě. Olovo je tvrdohlavým výjimkou a vědci už léta marně hledají vysvětlení této nesouladu.
Nejnovější experimenty situaci ještě zhoršily
Německý tým z Johannes Gutenberg University v Mohuči se rozhodl přistoupit k problému z jiného úhlu, využívající mimořádně citlivý akcelerátor elektronů Mainz Microtron. Klíčovým rozdílem ve srovnání s předchozími výzkumy byla změna energie svazku a úhlu jeho dopadu na olověný terč. Výsledek se ukázal jako překvapivý a v určitých ohledech ještě problematičtější. Místo absence spinového efektu vědci zaznamenali jeho jasnou přítomnost – a to mnohem silnější, než předpovídaly jakékoli výpočty. Tento objev problém nevyřešil, spíše ho ještě prohloubil. Ukázalo se, že chování olova není jen anomální, ale také mimořádně vrtošivé – zásadně se mění v závislosti na použité energii, což není pozorováno u lehčích atomových jader. Tam je spinový efekt stabilní a předvídatelný. Zde se zdá, že olovo hraje podle zcela jiných, neznámých pravidel, což staví teoretiky do velmi obtížné situace.
Jaké to má důsledky pro budoucí výzkum?
Tato situace má konkrétní a poměrně vážné důsledky pro plánovaný základní výzkum. Ve stejném centru v Mohuči se totiž staví nový akcelerátor MESA, na kterém se uskuteční experiment P2. Jeho cílem je testování Standardního modelu s bezprecedentní přesností, což vyžaduje zohlednění každého, i toho nejmenšího faktoru. Pokud vědci nepochopí, proč se olovo chová tímto podivným způsobem, riskují, že budoucí, mimořádně přesná měření přinesou výsledky zatížené skrytou chybou. Je to jako používat vadný pravítko pro měření milimetrových hodnot – zdánlivá přesnost může vést na scestí.
Práce, financované Německou výzkumnou nadací, budou nyní pokračovat na širší škále. Fyzikové zamýšlejí prozkoumat i další těžké prvky, aby zjistili, zda se problém týká pouze olova, nebo širší třídy jader. Otázka, která konkrétní vlastnost struktury jádra za tímto vrtošení odpovídá, stále zůstává nezodpovězena. Z pohledu výzkumníků je to směs frustrace a vzrušení. Na jedné straně máme co do činění s tvrdohlavou výjimkou, která narušuje elegantní teorie. Na straně druhé však právě takové anomálie často vedou k průlomům, nutí vědu rozšiřovat obzory. Olovo, známé lidstvu od starověku, stále dokáže překvapovat a připomínat, že příroda vždy může mít v záloze překvapení.
