Musíme predovšetkým skoncovať s fosílnymi palivami

Korene vašej rodiny, údajne z matkinej strany, siahajú na územie dnešného Slovenska. Zaujímali ste sa o svoj pôvod?

Môj starý otec z maminej strany bol luteránsky pastor. Naozaj neviem veľa o tom, kedy moji predkovia prišli do Spojených štátov. Mama však pochádza z rodiny piatich detí – štyroch dievčat a chlapca. Je zaujímavé, že ona sama mala štyroch chlapcov a jedno dievča. O koreňoch svojej rodiny toho ale veľa neviem. Obavám sa, že som v tomto tak trošku ignorant. Výnimkou je práve návšteva Slovenska, na ktorú som bol pozvaný.

Ide o vašu druhú návštevu Slovenska. Nemali ste niekedy pokušenie zistiť, či tu náhodou nežije nejaký váš príbuzný?

Nepoznám tu vôbec nikoho, kto by mal prepojenie na mojich starých rodičov. Viem však niekoľko slovenských fráz, ktoré veľmi často používala moja mama, keď som vyrastal. Napríklad „Daj to preč!”, „Zavri dvere!” alebo „Poďme spať!”.

Raz som pracoval s jedným absolventom na Cornellovej univerzite. Bolo to tesne po objavení supratekutosti hélia 3. Ten študent sa volal Willy a pracovali sme vtedy neskoro do noci, mohlo byť už pol tretej nadránom. Unavený som sa naňho otočil a povedal: „Willy, poďme spať!” Pozrel sa na mňa s údivom a spýtal sa, či viem, čo to vôbec znamená. Odvetil som, že predsa je čas ísť spať. Willy však povedal nie, v skutočnosti to znamená poďme do postele. Takže je rozdiel, ak frázu poďme spať povie mama svojmu dieťaťu a je iné, keď to poviem ja svojmu kolegovi.

Spomínam si ešte na slovo poriadok. Mama často vravela „poďme urobiť poriadok“.

Ak by ste sa pozreli do minulosti, prečo vás tak veľmi očarila veda?

Myslím, že tým dôvodom bol môj otec. Keď som mal päť rokov, na Vianoce som dostal elektrický vláčik. Môj otec bol doktor a často bol hore aj do neskorých nočných hodín. Rodičia si preto zvykli popoludní občas zdriemnuť. Raz, keď si takto dali „šlofíka”, pustil som sa do rozoberania lokomotívy. Keď rodičia vstali, vláčik bol už bez elektrického motora. Myslím, že práve toto bol ten zlomový moment.

Som presvedčený o tom, že otec sa tiež chcel stať vedcom. No v tom čase prebiehala veľká hospodárska kríza. Starý otec si pravdepodobne myslel, že ak pôjde syn študovať chémiu, získa magisterský titul a bude chcieť ísť aj na doktorát. Ak by ale šiel študovať chémiu, nemusia ho nikde zamestnať. Ak sa však vydá na medicínsku dráhu, núdzu o zamestnanie mať nikdy nebude. A tak sa otec prihlásil na lekársku fakultu.

Potom to už išlo akosi samo. Otec mal jedného pacienta, pracoval v telefónnej spoločnosti, ktorá neustále menila svoje kancelárie. Dostával som tak od neho veľa „haraburdia” z telefónnej spoločnosti. Raz mi otec priniesol zapaľovaciu cievku z auta. V tom čase mali batérie 6 voltov, nie 12, takže ak ste pripojili cievku k autobatérii, dostali ste 2 tisíc voltov. Povedal som si, čo sa stane ak pripojím cievku k napätiu 600 voltov. Vlastnil  som veľa kondenzátorov z tejto telefónnej firmy a všetky tieto komponenty som paralelne prepojil. Môj brat bol rádioamatér. Požičal som si od neho transformátor a kúpil dva usmerňovače. Takže všetky kondenzátory som nabil na 600 voltov a potom som ich vybil cez zapaľovaciu auto-cievku. Tieto veci boli absolútne smrteľné, ale našťastie som si neublížil.

V roku 1996 ste spolu s Davidom Leem a Robertom Richardsonom získali Nobelovu cenu za fyziku za objav supratekutosti hélia 3. Bol tento prelomový moment pre vašu vedeckú kariéru prínosom alebo skôr príťažou?

Myslím, že oboje. Bol som šťastný, že som mohol robiť výskum, ktorý som robil. Potom však náhle získate Nobelovu cenu a otvorí sa vám veľa možností. Mnoho vecí bolo naozaj fascinujúcich, mnohé z nich som aj naozaj chcel robiť. Máte však oveľa menej času a nemyslíte už toľko na svoj vedecký výskum. Svoju pozornosť zameriate na svetové problémy ako globálne otepľovanie a podobne. Moje zameranie sa preto značne zmenilo. Toto sa udialo v roku 1996 a v tom čase som už pôsobil na univerzite v Stanforde. Moja výskumná činnosť však postupne začala upadať. Aj v tom čase som si uvedomoval, že sa to deje. Bol som však príliš fascinovaný možnosťami, ktoré sa mi otvorili ako laureátovi Nobelovej ceny. Nemyslím si však, že som učinil vedomé rozhodnutie skončiť so svojim výskumom. No v realite sa presne toto udialo.

Niekde som čítal, že Richard Feynman sa veľmi obdobne vyjadril o živote po získaní Nobelovej ceny. Vy ste ho mali možnosť spoznať aj osobne, navštevovali ste jeho prednášky na Kalifornskom technologickom inštitúte (The California Institute of Technology – Caltech). Aké máte na neho spomienky?

Ja som experimentátor a Richard Feynman bol teoretikom. Mohol byť vôbec prvým moderným vedcom, ktorému bola udelená Nobelova cena. A možno aj nie, ale bol veľmi úprimný a priamočiary. Ja som tiež trochu taký. Feynman svojho času vypracoval prednášky o fyzike a každý vysokoškolák na Caltech-u musel absolvovať 2 roky týchto prednášok. Sám Feynman prednášal iba zopárkrát a už v čase, keď som bol ja študentom, viedli prednášky ľudia, ktorí skoncipovali knihu – sériu Feynmanových prednášok z fyziky. Feynman celkom určite udal smer, akým sa dnes študuje fyzika.

Počas môjho prvého roku na Caltech-u nás bolo 192 študentov. Len 120 z nás sa však dostalo do druhého ročníka, teda takmer jedna tretina „vyletela”. Domnievam sa, že to bolo predovšetkým kvôli Richardovi Feynmanovi. Nechcem tým ale povedať, že bol zlým učiteľom. Od svojich študentov vyžadoval veľmi veľa.

Neskôr som dostal ponuku pracovať v učiteľskom zbore na Caltech-u, ale zdráhal som sa prijať. Caltech bol pre mňa veľmi náročný. Aby som to spresnil, na škole sa mi viedlo dobre, ale išlo o moju prvú skutočnú prácu. Raz som prišiel na návštevu, počas ktorej sa ma snažili presvedčiť, aby som pre nich pracoval. Pred Richardom Feynmanom skladám svoju hlbokú úctu. Každý už v tom čase vedel, že bol ťažko chorý na rakovinu žalúdka, pracoval vtedy aj vo vyšetrovacom výbore havárie raketoplánu Challenger a podobne. Šiel som v tomto období za jeho sekretárkou, ktorej hlavnou úlohou bolo držať ľudí ako som ja, čo najďalej od jej šéfa. Dostal som sa s ňou preto do menšej slovnej roztržky a v tom Richard Feynman vošiel do miestnosti. Predstavil som sa mu a on mi podráždene odvetil: „Viem, kto ste! Pre Boha, veď sa vás snažíme u nás zamestnať!”

Potom sme šli do jeho pracovne a začali sa spolu baviť o rôznych veciach, pochopiteľne veľa aj o fyzike. Feynmana som následne pozval na návštevu do Bell Laboratories. Najprv povedal, že nemôže, lebo jeho dcéra sa chystala na univerzitu Cornell. Tak som mu vysvetlil, že ak chce ísť smerom na univerzitu Cornell v Ithace, štát New York, musí prejsť aj letiskom v New Yorku. A to je vzdialené len 20 minút od Bell Laboratories. Nakoniec sa mi ho podarilo prehovoriť na jednodňovú návštevu. Súhlasil som s tým, že sa budem venovať jeho dcére, ktorá sa zaujímala predovšetkým o kone.

Bolo to fascinujúce, Feynman bol vždy sám sebou a nikto ho neovládal. Takže, keď nakoniec prišiel do Bell Laboratories, mal prednášať v tamojšom auditóriu. Spočiatku som ani netušil o čom má prednáška byť, Feynman nakoniec hovoril o reverzibilných výpočtoch. Každý proces, ktorý je reverzibilný, sa musí udiať pomaly. V opačnom prípade to nebude reverzibilný proces. Ak niečo necháte spadnúť na zem, tak ide o ireverzibilný proces. Ako som tam tak počúval jeho prednášku, pomyslel som si: Prečo sa nerozprávame o fyzike? Hľadisko bolo absolútne plné, ľudia sa všade tlačili. Ak by vtedy do miestnosti vkročili požiarni dôstojníci, tak by nás všetkých určite vyhodili von. Feynmanova prednáška trvala trištvrte hodiny. Potom nasledoval čas pre otázky publika, čo bolo ďalších 45 minút. V tom čase už Feynman doslova umieral na rakovinu žalúdka. Pamätám si však na jednu otázku. Jeden študent sa prihlásil a spýtal sa: ”Je vôbec nejaká fyzika v celej tejto veci reverzibilných výpočtoch?” Feynman sa postavil na špičky, aby ponad vysokoškolského pedagóga dovidel na pýtajúceho sa študenta a odpovedal mu: „Čo myslíte pod pojmom fyzika? Fyzika je učenie o prírode. Toto je strojníctvo. Je to všetko strojníctvo!” Osobne si nemyslím, že jeho odpoveď je úplne presná. Ide o veľmi aplikovaný problém.

Vráťme sa k vášmu výskumu. Prečo ste sa v rámci výskumnej činnosti začali špecializovať na látky s nízkymi teplotami?

Krátko po tom, čo som vyštudoval Caltech, namieril som si to na univerzitu Cornell. V prvom semestri môjho štúdia som si mohol vybrať z dvoch hlavných seminárov. Jeden bol kolokvium o fyzike a druhý bol seminár o látkach v pevnom skupenstve, ktorý sa zameriaval na nové mrznúce látky ako hélium 3 a hélium 4 tekuté chladiace médiá, ktoré vám poskytnú postupné chladenie až do extrémne nízkych teplôt. To je obrovský chlad. Druhý proces bol navrhnutým ruským teoretikom Izakom Pomerančukom, členom  Landauskej školy. Takže išlo o pomerne široký záber. Pomerančuk predpovedal, že keď stlačíte tekuté hélium 3 v týchto nízkych teplotách až do bodu, v ktorom sa začne premieňať do pevného skupenstva, tak počas tohto procesu sa začne ďalej ochladzovať. V podstate by sme sa tak mohli dostať až na absolútnu nulu, čo sa však reálne úplne nestane.

Toto mi umožnilo dívať sa na prírodu úplne novým spôsobom. Počas prvého roku môjho štúdia som vytvoril tekuté chladivo hélium 3 a hélium 4. Nebol som však pri tomto objave sám, pomáhali mi aj mnohí ďalší kolegovia. Následne počas druhého a tretieho roku môjho štúdia som vybudoval Pomerančukovu chladiacu komoru. Dodnes som presvedčený, že šlo o najlepšiu komoru, aká bola kedy vytvorená. Neskôr som všetky získané poznatky spojil, zafungovalo to a mohol som v praxi vyskúšať aj nukleárnu magnetickú rezonanciu. To je iba veľmi v skratke, ako sa to všetko udialo.

Väčšine ľudí ale supratekutosť hélia 3 asi veľa nepovie. Je vôbec možné váš objav a celoživotnú prácu vysvetliť v niekoľkých vetách?

Pokúsiť sa o to môžem. Hélium 4 je supratekuté, ale atómy hélia 4 sú bozónové častice. A bozónové častice sa považujú za priateľské častice prírody, sú radi v rovnakom kvantovom skupenstve. Predstavte si atómy hélia 4, ktoré sa nekoordinovane rozptyľujú. Do akého skupenstva sa rozptyľujú? V kondenzovanom skupenstve je už teraz veľmi veľa atómov. Pravdepodobnosť rozptýlenia do akéhokoľvek stavu je úmerná počtu atómov v stave hybnosti. Je pomerne vysoká pravdepodobnosť, že sa rozptýlia späť. Takže výsledkom je, že získate toto mikroskopicky obsadené skupenstvo. Hélium 4 má nulové trenie, ktoré ho robí supratekutým. Takže toto by mohol byť taký úvod do problematiky supratekutosti.

Hélium 3 je však oproti tomu veľmi odlišné. Atómy hélia 3 sú pevné častice, nazývajú sa tiež občas ako nespoločenské častice prírody. Iba dve z nich môžu súčasne obsadiť stav hybnosti. Jeden so spinom hore (spin je vlastnosť charakterizujúca moment hybnosti častíc, pozn. red.) a druhá so spinom dole, pretože existujú iba v dvoch skupenstvách. Sú to pevné častice a dve častice súčasne nemôžu byť v rovnakom skupenstve. Prečo by sa potom skupenstvo správalo ako supratekuté? Odpoveď úzko súvisí so supravodivosťou v teórii BCS – podľa vedcov Bardeen, Cooper a Schrieffer.

John Bardeen bol jeden z mála vedcov, ktorí získali dve Nobelove ceny v rovnakom obore. John je veľmi tichý človek, ale s veľkými myšlienkami. Svoj titul som získal na jar roku 1972. V lete toho roku sa konala v meste Boulder, štát Colorado, Medzinárodná konferencia o teplotách. Súčasťou takýchto konferencií je vždy aj obrovský banket. Posadili ma k stolu, kde sedel aj John Bardeen. Ako som už povedal, John je veľmi tichý chlapík a keď bol ešte malý chlapec, tak sa zajakával. V snahe obmedziť túto svoju indispozíciu hovoril veľmi pomaly. V čase konania banketu som objavil nové BCS skupenstvo. Veľmi ma zaujímal jeho názor, preto som nabral odvahu a spýtal sa ho, čo si myslí o týchto záležitostiach s héliom 3. John mi odpovedal potichu a stručne: „Veľmi zaujímavé!”

Predpokladám, že toto asi nebudete chcieť dať do rozhovoru… Pochutnávali sme si na elegantnej večeri na papierových táckach. Problém nastal až vtedy, keď sme zistili, že v celej hale je iba jedna toaleta pre mužov a jedna pre dámy. Ak si dobre pamätám, muselo tam byť asi tisíc ľudí. Hneď po večeri sa na ženskej toalete začali tvoriť dlhé rady. Žiadny chlap preto zdvorilostne nevyužil WC určené pre pánov. Museli sme tak vyjsť až do kopcov a dnes preto môžem hrdo prehlásiť, že som zdieľal  strom s Johnom Bardeenom…

Nedávno ste navštívili jadrovú elektráreň v Mochovciach. Aké dojmy vo vás táto návšteva zanechala?

Bolo to fascinujúce. Pochopiteľne, bola to iba ďalšia „hračka”, na ktorú som sa mohol pozrieť, a navyše, nebola to moja hračka. O jadrovej energii toho viem veľa, nikdy som však jadrovú elektráreň nevidel na vlastné oči.

Čo si o energii z jadra myslíte?

V histórii využívania energie z jadra sa udiali tri závažné nehody. Samozrejme, v Černobyle išlo o najzávažnejšiu katastrofu. Nemyslím si však, že nehoda takého rozsahu sa môže udiať znovu. Je totiž potrebné si uvedomiť, že v Černobyle zohrala veľkú úlohu aj nekompetentnosť a neodbornosť. Najnovšou jadrovou nehodou je Fukušima. Tam išlo o strategickú chybu, kedy čerpadlá chladiace reaktory boli príliš nízko. Následne prišla obrovská vlna tsunami, ktorá zaplavila čerpadlá a nebolo tam nič, čo by zabezpečilo cirkuláciu vody. Došlo tak k roztaveniu prehriateho jadra reaktora a s palivovými tyčami sa nedalo hýbať.

Išlo skutočne o veľmi závažnú nehodu. Nemyslím si však, že sa niečo podobné ešte niekedy zopakuje. Podobnej chybe, aká sa udialo vo Fukušime, sa totiž dá veľmi jednoducho predísť. Elektrinu vyrábame s využitím jadrových reaktorov zhruba 20 rokov. Viete, koľko jadrových reaktorov vo svete je v súčasnosti v prevádzke?

Nie som si v tejto chvíli celkom istý, ale ich počet sa môže pohybovať okolo 400, ktoré sú v prevádzke

Ak si vynásobíme 20 rokov počtom jadrových reaktorov v prevádzke, výsledkom je 8.000 rokov skúseností s využívaním jadrovej energie. Osobne som presvedčený, že ich prevádzka je bezpečná. Ak sa však udeje nehoda podobná tej vo Fukušime, následky sú obrovské. A nespočívajú len v uvoľnení radiácie do ovzdušia. Je treba brať do úvahy aj politický aspekt. V prípade, že by sa udiala „ďalšia Fukušima”, pravdepodobnosť postavenia novej nukleárnej elektrárne vo svete by išla prudko dole. Dúfam, že ľudia, ktorí projektujú reaktory, sú poháňaní práve týmto strachom. Nie strachom o finančné náklady.

Je dnes podľa vás dnes možné postaviť 100 %-ne bezpečný jadrový reaktor?

Vždy môže na jadrový reaktor spadnúť asteroid z vesmíru. Proti tomu sa jednoducho nedokážete brániť a sú tu aj iné veci. Otázka preto znie, dajú sa atómové elektrárne postaviť bezpečnejšie? Odpoveď je, že pravdepodobne áno. Je to však pomerne komplikované, pretože sa tým výrazne zvyšujú náklady. Môžeme sa potom pýtať: Ak zvýšime náklady na bezpečnosť výstavby jadrových reaktorov až do bodu, keď sa prestanú stavať, podporíme tým výrobu energie spaľovaním uhlia? Takže existuje tu veľa politických a takisto ekologických dôsledkov.

Ak jadro využívate, ste prekliaty, ak jadro nevyužívate ste takisto prekliaty. Nedokážete dosiahnuť absolútnu bezpečnosť. Ľudská aktivita má takmer konštantne vplyv na našu planétu.

Postoj ľudí k jadru v Európe je veľmi rozdielny. Všeobecne platí, že v západných krajinách sú ľudia menej naklonení využívaniu jadra, v krajinách Strednej Európy je to skôr naopak. O USA v našom regióne toho veľa nevieme s výnimkou toho, že tamojší regulátor po dvoch dekádach udelil niekoľko licencií na výstavbu nových reaktorov. Aká je teda dnes situácia v Spojených štátoch v súvislosti s podporou jadrovej energie?

Momentálne je u nás vo výstavbe niekoľko jadrových elektrární. Musel by som však zavolať Stevovi Chu (americký minister energetiky – pozn. red.), ktorý by určite vedel zodpovedať vašu otázku. Je to zaujímavé, lebo Steve a ja sme boli spoločne v Bell Laboratories a neskôr, celkom nezávisle od seba, sme sa rozhodli ísť aj na Stanford University. Steve mi potom zatelefonoval a povedal: „Osheroff, idem na Stanford a ty musíš ísť so mnou!” A tak sme obaja skončili na Katedre fyziky.

V USA to bolo a aj je veľmi problematické, pokiaľ ide o výstavbu nových reaktorov. Tak ako aj inde vo svete, vždy, keď sa niekde udeje jadrová katastrofa, je to s vydávaním nových povolení ťažšie. Nikto nechce mať tieto zariadenia vo svojom „dvore“, ani vo svojej krajine.

Dnes je celkom evidentné, že svetová spotreba elektrickej energie bude v nasledujúcich dekádach stúpať. Ktoré zdroje energie budú podľa vás v budúcnosti dominovať?

Ľudia vidia veľkú perspektívu v slnečnej energii, vo využití fotovoltaických článkov. Existujú slnečné parky, ale sú tu aj iné spôsoby, ako využiť energiu zo Slnka. Domnievam sa, že FV články sú technológia, o ktorej toho už vieme pomerne veľa. Samozrejme, že slnečné lúče môžete nasmerovať aj niekde inde. Je to tepelný proces. Efektívnosť tých najlepších článkov dosahuje zhruba 20 %. Musíte sa preto tiež pozrieť, ako efektívne sú tepelné zariadenia. Tieto čísla sú dnes už dobre známe. Ľudia, ktorí vyrábajú oboje, sa na túto problematiku dívajú oveľa ďalej, než len na to, ktorý zlomok slnečného žiarenia dokážeme premeniť na elektrickú energiu. To celkom iste nie je podstata otázky, ktorú sa pýtajú.

Musíme predovšetkým skoncovať so spaľovaním fosílnych palív. Celkom určite sa nám minie ropa a pred tým, než vyčerpáme aj všetko uhlie, sa zásadným spôsobom kontaminuje naša atmosféra. Bolo by naozaj požehnaním, keby sme už teraz prestali so spaľovaním fosílnych palív.

Nedokážem ale odpovedať na otázku, čo je budúcnosťou energetiky. Môj osobný názor je, že čím viac jadrových reaktorov postavíme, tým je väčšia šanca, že ich dizajn bude správny a bezpečný. Rovnako však platí, že pri rastúcom počte reaktorov sa tiež zvyšuje šanca, že niekde nastane chyba a do ovzdušia unikne obrovské množstvo radiácie. Pevne verím, že i keď ďalšia generácia jadrových reaktorov bude drahšia, bude ale oveľa bezpečnejšia.

S Douglasom Deanom Osheroffom sa rozprával Michal Jesenič. Nadpis a perex: energia.sk Foto: Flickr/Stockholm Environment Institute (SEI) (licencia Creative Commons)

(c) energia.sk

K téme