Tvorba molekul a obrovských hvězd spolu souvisí ****************************************************************************************** * Tvorba molekul a obrovských hvězd spolu souvisí, dokázal docent Čížek ****************************************************************************************** „Výzkum se nedá plánovat a člověk nikdy neví, co objeví“, říká čerstvý nositel Ceny za tvů doc. Martin Čížek z Matematicko fyzikální fakulty UK a spoluautor článku v prestižním časo Teoretický fyzik, který svými výpočty [ URL "http://utf.mff.cuni.cz/~cizek/Publications.ht představu o způsobu vzniku prvních mlhovin a hvězd po Velkém třesku, je příznivcem televiz Bang Theory. Jak jste se začal zabývat popisem srážek elektronů? V průběhu své doktorské práce jsem pracoval s profesorem Jiřím Horáčkem, který se tehdy za způsobem teorie popisu srážek elektronů s molekulami. Elektron je velmi lehká částice a po molekulou, tak se na první pohled zdá, že s ní nemůže nic udělat. Oblíbený příměr pana pro je, že pingpongový míček narazí do tanku, míček se odrazí a tanku se nic nestane. Tento po přesný, pokud se elektron zdrží na delší dobu, protože molekulu drží pohromadě jiné elektr elektron má čas narušit silové pole může molekulu rozvibrovat a nebo dokonce rozbít. Tvorba molekul a obrovských hvězd spolu souvisí Na začátku byl vesmír velmi horký a atomy nedržely pohromadě, ale když vychladl, tak se el zachytit u protonu. V té chvíli tam nebylo moc více než vodík, helium a stopy lithia. Tepr mohly začít tvořit molekuly tak plyn kondenzoval na velkých škálách, vytvořil hvězdy. Ukaz zdánlivě dva různě veliké procesy jsou spolu svázané, člověk by nečekal, že tvorba molekul hvězd spolu souvisí. Plyn, pokud se má vytvořit hvězda, vytvoří zahuštěninu v hmotě a do té zahuštěniny začne p Problém je, že když plyn padá, tak se někde při tom pádu musí zabrzdit. Zabržděním se zahř tlak a ten začne působit proti procesu tvorby hvězd. To znamená, že hvězda se přestává tvo proces pokračovat, tak se musí plyn chladit, aby poklesl tlak a plyn mohl dále kolabovat. Jediný způsob, jak se plyn může chladit je excitací v materiálu a vyzářením ve formě světl může excitovat jsou atomy, ale ty mají energetické hladiny hodně daleko od sebe a umí mate desetitisíce Kelvinů, zatímco molekuly mohou chladit až na stovky Kelvinů. Nižší teplota v díky molekulám umožňuje urychlit proces zahušťování oblaku a tedy i proces tvorby hvězd. V raných fázích existence vesmíru se nejdříve objevily atomy a náš proces, který jsme spoč přeměřil, právě vede k tvorbě molekul. To, že je výsledek třikrát větší než si lidé myslel tvorby ranných hvězd. Díky tomu jsme se dostali do časopisu Science – byl to výsledek spol – naší teoretické skupiny, která pro experiment dopočítala nějaká data, atrofyzikové dopoč ovlivní proces tvorby prvních hvězd. Akce je rychlejší, než se původně myslelo. Doc. Martin Čížek Vytvořit program na komplikovaný výpočet je otázkou týdnů? Program  jsem psal v rámci disertační práce – což je horizont roku a disertační práce trva Výpočet jsem dělal během stáže v Německu a počítači to tehdy trvalo několik dní. Dnes se t pár hodin. Čím se zabýváte v této době? V současné době mám dva hlavní okruhy zájmu – jeden směr jsou pořád molekuly. Je dost těžk dvojatomové molekuly, ale zase ve větších molekulách jsou zajímavé efekty a rádi bychom ro výpočty na ně. Například srážky pomalých elektronů s molekulami jsou hlavním zdrojem poško při průchodu ionizujícího záření tkáněmi. A druhý směr, kterému jsem se začal věnovat na s je molekulární elektronika. Je to více než deset let, co se podařilo experimentálně připojit molekulu do elektrického takže můžete mít jednu molekulu a kontakty a prouštět tím proud a sledovat jak se při změn procházející proud. Výsledné křivky mají složitou strukturu a člověk se může snažit je vys je to zajímavé i proto, že to má styčné body s tím, co jsem dělal předtím –  průchod proud něco jako rozptyl elektronu na molekule. Molekula jako elektronická součástka je atraktivní a oproti kusu kovu je daleko flexibilně mít různé přívěšky, které se budou hýbat nebo ovlivňovat zvenku světlem. Součástky na úrovni molekul jsou asi zatím daleká budoucnost, ale pokud se to podaří reali by předměty vypadaly magicky - stejně jako z pohledu člověka před sto lety vypadá dnes  no možností jejich využití jsou chytré materiály, které se samy přizpůsobí, nebo tištěná elek papíru se obrázky budou hýbat jako v Harry Potterovi. Když se vrátíme k teorii srážek jak moc jsou komplikované? Elektron buď odletí a molekula zůstane pohromadě, nebo na ní elektron zůstane zachycený a musí rozbít. Například pokud měla molekula na začátku dva atomy, vznikne neutrální atom a Přišel jsem do skupiny prof. Jiřího Horáčka v období, kdy se rozhodl počítat proces obráce je komplikovanější, protože počítat těžké částice je složitější a v programech bylo potřeb změnit a dodělat. Nejjednodušším procesem tohoto typu je vzít záporný iont vodíku H- a ato se srazí, tak elektron může odlétnout a vznikne molekula vodíku. Což je přesně obrácený pr molekuly vodíku elektronem. To jsem tehdy počítal a vyšlo mi , že reakce je třikrát pravdě předchozí výpočty. Tato reakce je pro astronomy zajímavá tím, že nejčastějším prvkem, který ve vesmíru poletu Práci jsme v roce 1998 publikovali, ale astronomové dále používali starší data  pro modelo procesů v mezihvězdných mlhovinách a při tvorbě hvězd. Atomární data, která potřebují, se na zemi, protože iont i atom vodíku jsou velmi nestabilní. Například atomární vodík, pokud kamkoli tak se na něco zachytí a pokud máte jen plyn, tak se zachytí dva atomy vodíku a vy samotný atom nevydrží. Podobně se záporný iont někde neutralizuje s kladným iontem. Experi vycházela menší, než náš výpočet – náš výpočet byl třikrát větší než předchozí výpočty a t experimenty. Experimenty však měly chybu 100 procent, takže faktor tři nebyl zase tak špat více než chyba, kterou uváděli. Astronomove používali stará data a asi před pěti  lety k nám přijel Daniel Savin [ URL "ht www.astro.columbia.edu/~savin/"] z New Yorku a říkal, že prohlížel všechna data a zjistil, křivek je veliký a naše hodnota byla nejvýše, teprve potom byly hodnoty experimentální a t Při jeho návštěvě jsem se ho snažil přesvědčit o správnosti mých výpočtů.  V popisu takový poměrně dost volných  parametrů, ale náš výpočet vychází z prvních principů, to, co je tam jen aproximace. A i když do výpočtu člověk nevkládá žádné modely a používá jen základní zá je nutné použít nějaké přiblížení. Snažil jsem se prof. Savina  přesvěčit, že přiblížení, vkládáme, moc neovlivňují základní veličinu, která ho zajímá. Nakonec se rozhodl postavit který reakci přeměří. Staré pokusy byly prováděny při pokojové teplotě a on se rozhodl, že pro různé hodnoty energie srážky, protože to je to, co potřebují  astronomové, pro modelov a galaxií v raném vesmíru. Postavil nový experiment a přeměřil data a křivka vyšla podle n Pro nás to byl velký úspěch, protože správnost výpočtu se potvrdila. Děkuji P.K. Columbia University's Daniel Wolf Savin describes the chemistry underlying early star form cntn_id=117262&media_id=67022&org=NSF"] A Star Is Born ... But How? [ URL "http://www.nsf.gov/news/news_summ.jsp?cntn_id=117262"]