Největší mezinárodní konference fyziky vysokých energií ICHEP2024 přilákala do Prahy 1400 účastníků z 55 států světa. Kromě tisícovky přednášek čekaly vědce také tři diskusní panely – dva se zabývaly budoucností částicové fyziky a jejími přínosy pro společnost a třetí se věnoval důležitosti vzdělávání a popularizace vědy.
Ke studiu nejmenších stavebních kamínků přírody a hledání odpovědí na základní otázky o podstatě našeho vesmíru fyzici využívají urychlovače částic a komplexní detektorové systémy, které fungují jako nejvýkonnější mikroskopy. Variabilita experimentů umožňuje vědcům propojovat pohledy na částicovou fyziku a ověřovat stávající teoretické modely.
„Konferenci pořádali společně zástupci pěti českých univerzit a dvou ústavů Akademie věd. V roli asistentů působilo několik desítek našich studentů, kteří tak získali neocenitelnou možnost účastnit se jednání konference,“ uvedl národní organizátor konference ICHEP2024 profesor Zdeněk Doležal z Univerzity Karlovy.
Experimenty na urychlovačích a měření vlastností neutrin posouvají hranice částicové fyziky
Významné vědecké výsledky prezentovali na konferenci zástupci experimentů prováděných na urychlovači LHC v CERN, například parametry interakcí Higgsova bosonu s dalšími částicemi i se sebou samým. Detailní proměření vlastností této částice, která byla objevena v roce 2012 LHC experimenty ATLAS a CMS, patří mezi hlavní vědecké cíle připravované modernizace urychlovače HL-LHC (tzv. High Luminosity LHC).
„Čeští fyzikové se rozhodně neztratili. Prezentovali nejen nové výsledky LHC experimentů týkající se například fyziky Higgsova bosonu, těžkého top kvarku, fyziky silné interakce, struktury protonu či ultra-relativistických srážek těžkých iontů. Jejich příspěvky bylo možno slyšet i v dalších paralelních sekcích, např. v sekci neutrinové fyziky, astročásticové fyziky a kosmologie, teorie, provozu detektorů, zpracování dat nebo sekce vzdělávání a popularizace částicové fyziky,“ říká Alexander Kupčo, člen lokálního organizačního výboru konference.
Převratné poznatky přinesly také experimenty s neutriny, a to jak na urychlovačích, reaktorových a atmosférických experimentech, tak také při pozorování kosmických zdrojů. Neutrina, unikátní částice bez elektrického náboje, jsou jednou z nejdůležitějších otázek, kterou se částicoví fyzici snaží objasnit. Vědci prezentovali na konferenci významný pokrok v pochopení oscilací neutrin a jejich potenciálu odhalit narušení CP, což je jev, který má zásadní význam pro vysvětlení asymetrie hmoty a antihmoty ve vesmíru. CP asymetrie, kterou v současné době pozorujeme v kvarcích, není dostatečná na vysvětlení asymetrie antihmoty. Nové výsledky naznačující porušení CP v sektoru neutrin představily experimenty T2K a NOvA.
Astrofyzikální detektory neutrin, jako jsou detektory používané v experimentu ORCA, ARCA, IceCube a DeepCore, dosáhly pozoruhodných výsledků, včetně detekce neutrin s nejvyšší energií, jaká kdy byla zaznamenána. Kromě toho průzkum temné energie přinesl nové poznatky o rozložení galaxií, které umožňují hlubší vhled do struktury raného vesmíru a podporují modely kosmického vývoje.
Mezinárodní spolupráce je budoucnost fyziky
Dalším významným tématem konference ICHEP2024 byla budoucnost fyziky urychlovačů. Vize největších urychlovačových laboratoří světa prezentovali v diskusi jejich vedoucí představitelé Fabiola Gianotti (CERN), Lia Merminga (Fermilab, USA), Yifang Wang (IHEP, Čína), Shoji Asai (KEK, Japonsko) a Dmitri Denisov (BNL, USA).
Diskuse se soustředila na velké projekty urychlovačů s návrhy na nové 90kilometrové prstence v CERN a v Číně. Cílem těchto projektů je dosáhnout vyšších energií a potenciálně odhalit novou fyziku za hranicemi standardního modelu. Pro dosažení tohoto cíle je ovšem nutná mezinárodní spolupráce, protože, jak poznamenal Karl Jakobs zodpovědný za evropskou částicovou strategii: „Nemůžete postavit urychlovač v každé zemi.“ Jeho slova potvrdila i generální ředitelka CERN Fabiolla Gianotti: „Spolupracovat na základním vědeckém výzkumu částicové fyziky je společným cílem nás všech.“
Za českou stranu se debaty účastnil rektor Univerzity Palackého v Olomouci Martin Procházka, prorektor pro vědeckou a tvůrčí činnost Univerzity Karlovy Ladislav Krištoufek, místopředseda Akademie věd ČR Jan Řídký a ministra pro vědu, výzkum a inovace zastoupil v diskusi jeho náměstek Pavel Doleček.
Ministerstvo školství, které je hlavním finančním zdrojem a garantem spolupráce s CERN, reprezentoval vedoucí oddělení pro výzkumné infrastruktury Marek Vyšinka. CERN je nejbližší a nejdůležitější mezinárodní laboratoří pro české částicové fyziky a jeho ředitelka v závěru debaty vyzvala vědce k prohloubení spolupráce: „Setkávání se a sdílení zkušeností jsou nesmírně cenné hodnoty a je opravdu důležité na to myslet a vyhradit si na tyto ‚měkké dovednosti‘ čas. Dokladem toho je i tato plná posluchárna. A já bych této příležitosti ráda využila k tomu, abych pozvala vaše skvělé vědce k nám. Protože naše laboratoře v CERN jsou k dispozici všem evropským státům.“
V diskusním panelu na téma komunikace a popularizace vědy (Communication and Outreach – by all of us – is critical for the future of HEP) se na pódiu sešly přední osobnosti propagující fyziku: redaktor časopisu CERN Courier Matthew Chalmers, profesorka fyziky na Yale University Sarah Demers, popularizátor Paris Sphicas a dva proslulí televizní novináři Spencer Kelly z britské BBC a Daniel Stach z ČT. Hodinovou debatu připravili a společně uváděli Connie Potter a Dave Barney a její záznam je možné si prohlédnout zde.
Ceny pro nadějné vědce a nejlepší postery
Konference ICHEP prezentovala nejen významné pokroky a budoucí směry v oblasti částicové fyziky, ale také ocenila mladé vědecké pracovníky. Cenu Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou fyziku (IUPAP) převzali z rukou předsedkyně komise pro oblasti částic a polí profesorky Florencie Canelli dva nadějní vědci. Jennifer Ngadiuba (Fermilab) získala cenu za spoluvytváření, vývoj a nasazení nových technik strojového učení pro řešení složitých problémů fyziky elementárních částic se zaměřením na ultrarychlou analýzu dat v reálném čase na hardwarových triggerech (systémech rozhodujících, které události zaznamenat a které nikoli) a pro modelově agnostické vyhledávání signálů fyziky mimo standardní model na LHC“. Druhé ocenění převzal Ian Moult (Yale University) za návrh nových pozorovatelných parametrů substruktury jetů, které měly přímý dopad na fyzikální program urychlovačů, a za vývoj nových technik efektivní teorie pole, které umožňují vysoce přesné výpočty.
Během konference si účastníci mohli po tři dny prohlížet 282 posterů, z nichž se 180 kvalifikovalo do soutěže o nejlepší prezentaci. Ačkoli postery pokrývaly tematicky všechny oblasti, kterým se konference věnovala, míra zastoupení posterů z jednotlivých oborů odráží nejaktuálnější trendy fyziky a problémy, jež komunita řeší. Zcela nejvyšší zastoupení měly postery věnované provozu, výkonu a upgradu současných urychlovačů (56), fyzice neutrin (46), problematice mimo standardní model (26), výpočtům, AI a správě dat (25).
Odborný program doprovázely aktivity pro veřejnost
S částicovou fyzikou a CERN, který si letos v září připomene 70 let od svého založení, se mohly setkat i tisíce návštěvníků na hudebním festivalu Colours of Ostrava – na Big Bang Stage vystoupila s přednáškou generální ředitelka CERN Fabiola Gianotti. Stovky návštěvníků přilákala také výstava Částice a Arnošt Lustig, která byla po dobu konference přístupná v Kongresovém centru Praha společně s výstavou studentských prací inspirovaných částicemi v projektu BeInspired.
O konferenci:
Mezinárodní konference o fyzice vysokých energií (International Conference on High Energy Physics, ICHEP) je série mezinárodních konferencí pořádaných komisí Mezinárodní unie pro čistou a aplikovanou fyziku (IUPAP). Koná se každé dva roky již více než 70 let a je referenční konferencí částicové fyziky, kde jsou prezentovány nejdůležitější výsledky. Na konferenci ICHEP se scházejí fyzikové z celého světa, aby se podělili o nejnovější pokroky v oblasti částicové fyziky, astrofyziky, kosmologie a vědy o urychlovačích a diskutovali o plánech na významná zařízení v budoucnosti.
Organizaci ICHEP 2024 na národní úrovni zajišťují klíčové instituce zapojené do částicového výzkumu, konkrétně Univerzita Karlova, České vysoké učení technické v Praze, Fyzikální ústav AV ČR, Ústav jaderné fyziky AV ČR, Univerzita Palackého v Olomouci, Technická univerzita Liberec a Západočeská univerzita v Plzni. Předsedy organizačního výboru jsou prof. Zdeněk Doležal a prof. Tomáš Davídek z Ústavu částicové a jaderné fyziky MFF UK.