Nobelovy ceny: Einsteinův odkaz i molekulární chemie

11. 2. 2018 - 13:53

Již po 111. se stal Stockholm místem předávání nejprestižnějších vědeckých cen světa. Oceněni byli badatelé za detekci gravitačních vln, upřesnění biologických cyklů v lidském mozku nebo za výrazné zpřesnění pozorování biologických vzorků.

Jako každý rok udělila Královská švédská akademie věd vědcům ceny za objevy v oblasti fyziky, chemie nebo lékařství. Mimo akademickou sféru proběhlo také předání cen za literaturu a za mír, o jejichž laureátech rozhoduje norský Nobelův výbor, jmenovaný parlamentem. Každoročně ve Stockholmu uspějí také nejlepší světoví ekonomové, původ jejich ocenění však nevychází ze závěti zámožného švédského vědce a samotná cena proto zaujímá speciální postavení. Nobelova cena se každoročně těší velkému zájmu médií a samotný akt oceňování patří mezi vědci k nejočekávanějším událostem roku. S cenou se pojí také odměna ve výši 9 milionů švédských korun, v přepočtu více než 23 milionů korun českých.

14. září 2015

Nejdelší tradicí se mohou pyšnit ceny za přelomové objevy ve fyzice. Po letech se akademie rozhodla ocenit pokrok v oblasti pozorování vesmíru a podle očekávání vzdala úspěšným fyzikům hold za stavbu detektoru gravitačních vln a jejich následné zachycení, které proběhlo poprvé 14. září 2015.

Polovinu ceny získal emeritní profesor Massachusettského technologického institutu (MIT) Rainer Weiss. Americký fyzik s německými kořeny, který společně s rodinou před začátkem 2. světové války pobýval několik let v Československu, se velkou měrou podílel na vývoji výstavby detektoru a ve svém oboru patří k největším světovým znalcům. Druhou polovinu ceny si mezi sebou rozdělí Barry Barish a Kip Thorne, profesoři působící na Kalifornském technologickém institutu, který se společně s MIT podílí na řízení celého projektu.

Poselství geniálního fyzika

Gravitační vlny vznikají při vzájemném pohybu těles v gravitačním poli, zejména v závěrečném stupni vývoje černých děr a neutronových hvězd. Odchylky od běžného zakřivení časoprostoru putují vesmírem rychlostí světla ve formě stále slábnoucího vlnění. Na povrch Země tak dorazí s nepředstavitelně malou amplitudou. Gravitační vlny předpověděl již v roce 1915 Albert Einstein jako důsledek jím vytvořené obecné teorie relativity. V devadesátých letech se rozhodla Královská švédská akademie věd ocenit americké vědce za jejich nepřímé pozorování.

Ozvěny vzdáleného vesmíru

Akademie zdůraznila i náročnost měření, provedené experimenty přirovnala k měření tloušťky několika lidských vlasů na vzdálenost deseti světelných let. Ředitel Astronomického ústavu Akademie věd ČR, profesor Vladimír Karas, zase upozornil na možnost uplatnění výsledků výzkumu amerických vědců u nás: „Také v Astronomickém ústavu a ve Fyzikálním ústavu AV ČR se teoretičtí fyzikové spolu s kolegy z Matematicko-fyzikální fakulty UK v Praze a z Ústavu fyziky na Slezské univerzitě v Opavě zabývají vlastnostmi přesných řešení Einsteinových rovnic s gravitačními vlnami.“ Pozorování podle vědce přesahuje náročností všechny doposud provedené pokusy: „Výpočty umožňují přesně předpovědět očekávané profily vlnoploch přicházejícího vlnění, což je zásadní pro detekci extrémně slabého signálu pohlceného v mnohem intenzivnějším šumu. Jde totiž o detekci a analýzu dosud nejslabšího signálu přirozeného původu. Koneckonců i nobelovská komise se rozhodla ocenit vědce různého zaměření – převážně teoretického, experimentálního i organizačního.“

Třináct let neúspěchu

Zařízení LIGO (zkratka z angl. Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) sestává ze dvou totožných interferometrů umístěných na jihu USA v louisianském Livingstonu a v Hanfordu ve státu Washington blízko pacifického pobřeží. Vzájemná vzdálenost asi tři tisíc kilometrů zaručuje vysokou věrohodnost naměřených hodnot, vědci tak snadno rozliší gravitační vlny od slabých zemětřesení a jiných zemských ruchů. Na obou místech se nacházejí čtyři kilometry dlouhá ramena interferometrů umístěná kolmo na sebe, od okolí je dělí tunel o průměru asi 1,2 metru.

Zařízení stojí na svých místech již od roku 2002, až po významné rekonstrukci o třináct let později se však vědci dočkali kýženého úspěchu a gravitační vlny detekovali. Celý princip měření přitom spočívá v porovnání fází dvou odražených laserových paprsků, jež se zpozdí právě při průchodu gravitační vlny. Zařízení je schopno měřit rozdíly v řádech attometrů (10−18 metru), což odpovídá velikosti jednoho kvarku, nejmenších částí nukleonů.

Zaostřeno na molekuly

Další ceny za objevy v oblasti přírodních věd se nesly v duchu molekulární chemie. Pocty se tentokrát dočkali Švýcar Jacques Dubochet, Američan německého původu Joachim Frank a Skot Richard Henderson. Všichni se podíleli na vývoji metody kryoelektronové mikroskopie, která výrazně zlepšila možnost pozorování drobných částic. Díky metodě dnes chemici dokážou vytvořit dokonce jejich 3D obraz.

S jedním z letošních vítězů, Joachimem Frankem, sepsali před sedmi lety publikaci čeští vědci Kamila Réblová a Jiří Šponer. „Zásadní výhodou kryoelektronové mikroskopie biomolekul oproti rentgenostrukturní analýze je, že nemusí vecpat molekuly do krystalové mříže, což někdy buď vůbec nejde, nebo to může být na úkor biochemické relevance. Samozřejmě, i kryoelektronová mikroskopie stále poskytuje pouze statické rekonstruované obrázky biomolekul a biomolekulárních strojů, ale dokáže lépe identifikovat funkční substavy v přirozenějším prostředí,“ popisuje posledně jmenovaný profesor z Biofyzikálního ústavu Akademie věd ČR.