Fretka Felicia čistila potrubí v urychlovači částic

Galerie fotek: Fretka Felicia čistila potrubí v urychlovači částic

1 / 3

Čtyři míle trubek a magnety, které hořely

Laboratoř, kde Felicia pracovala, se tehdy jmenovala National Accelerator Laboratory a stála v Batavii nedaleko Chicaga. Dnes ji svět zná jako Fermilab. V únoru 1971 tam dokončovali Main Ring, tedy Hlavní prstenec: kruhový urychlovač s obvodem 6,4 kilometru, který měl rozhánět protony na energii 200 miliard elektronvoltů. Byl to největší stroj svého druhu na planetě.

Protony v něm letí vakuovou trubkou, která musí být dokonale čistá. Kolem ní stálo 1 014 magnetů. Většina z nich měřila kolem šesti metrů a vážila přes jedenáct tun. Dipólové magnety ohýbaly svazek částic do kruhu, kvadrupólové ho zaostřovaly.

Šest dní poté, co technici usadili poslední magnet, přišla rána. Dva magnety zkratovaly. Pak další. Postupně se ukázalo, že vyměnit bude potřeba zhruba 350 kusů, tedy třetinu všech.

Podezření padlo na nečistoty. Trubky se při stavbě řezaly a svařovaly a uvnitř po tom zůstávaly kovové třísky a prach. Jenže jak vyčistit trubku, do které se nedá nahlédnout a je dlouhá jako fotbalové hřiště? Fyzik Ryuji Yamada, který navrhl dipólové magnety, přišel s nápadem protáhnout trubkami magnet, na který se piliny nachytají. Měl to ale jeden háček: k tomu, aby člověk něco protáhl trubkou, potřebuje nejdřív dostat na druhý konec provázek.

Nápad z anglického pytláctví

Řešení přinesl Robert Sheldon, britský fyzik zapůjčený do laboratoře, o kterém kolegové říkali, že myslí nekonvenčně. Pocházel z Yorkshiru a tam se odjakživa lovili králíci s fretkami. Lovec pustí fretku do nory, ta prolétne podzemními chodbami a králíky vyžene ven. Fretka tedy umí jednu věc dokonale: proběhnout úzkým tunelem až na jeho konec.

Frank Beck, tehdejší vedoucí výzkumných služeb laboratoře, na to v roce 2016 vzpomínal takhle: „V jeho části Yorkshiru lovci používali fretky.“ Víc vysvětlování podle všeho nebylo potřeba. Chicagský deník Sun-Times později napsal, že Sheldon v fretce viděl „čističe mezonů“.

Úkol sehnat zvíře dostal Walter „Wally“ Pelczarski, konstruktér, který se podílel na návrhu Hlavního prstence. Obvolal farmy a nakonec se domluvil s Wild Game and Fur Farm v městečku Gaylord v Minnesotě. Za 35 dolarů koupil tu nejmenší fretku, jakou měli. Samičku dlouhou asi 38 centimetrů.

Postroj, provázek a plenka

Felicia dostala kožený postroj, na který se připevnil lehký provázek. A protože vakuová trubka urychlovače je to poslední místo, kam by si fyzici přáli nechat cokoli organického, nosila i plenku.

Výcvik byl prostý. Fretky jsou zvědavé, rády lezou do děr a ještě raději jedí. Na konci úseku proto čekala odměna: kuřecí maso, játra, rybí hlavy nebo kus hamburgeru. Felicia proběhla trubkou, za sebou protáhla provázek a na druhém konci k němu technik přivázal tampon nasáklý čisticím roztokem. Lidé na výchozím konci ho pak vytáhli zpět. Z trubky vylezl obalený prachem a ocelovými smítky.

Dobová zpráva laboratoře uvádí, že Felicia absolvovala tři běhy dlouhé přes devadesát metrů v potrubí o průměru zhruba třiceti centimetrů. Šlo o trubky v takzvané Mezonové laboratoři, kde se svazek částic vyvádí k experimentům. Média ji milovala. Sun-Times ji nazvaly „čističkou trubek atomového věku“ a o fretce z Batavie se mluvilo v rádiu.

Na velký prstenec nestačila

Tady se ale legenda a skutečnost rozcházejí. Populární verze příběhu, která se dodnes šíří internetem, tvrdí, že Felicia vyčistila celý šestikilometrový prstenec. Podle archivních pramenů to tak nebylo. Trubka Hlavního prstence měla průměr zhruba tenisového míčku a byla pro fretku příliš dlouhá. Několik zdrojů uvádí, že do ní Felicia odmítla vlézt. Pracovala tedy jen na kratších rovných úsecích.

Na hlavní okruh musel vymyslet něco jiného inženýr Hans Kautzky. Sestrojil zařízení, kterému se v laboratoři začalo říkat „magnetická fretka“: kovovou tyčku s kotoučky z mylarové fólie a permanentním magnetem na ohebném kabelu dlouhém stovky metrů. Stlačený vzduch ji hnal trubkou a magnet cestou sbíral kovové piliny.

Felicia po zhruba tuctu běhů odešla do penze. Část času trávila na nedaleké norkové farmě, část jako domácí mazlíček v rodinách zaměstnanců laboratoře. Zemřela 9. května 1972 na prasklý absces ve střevě. Místní noviny The Village Crier tehdy psaly, že ji chtějí nechat vycpat. Kde nakonec skončila, dnes nikdo neví.

Pointa, kterou příběh obvykle zamlčí

Nejzajímavější je ovšem konec, který se v anekdotách o fretce skoro nikdy neobjeví. Kovové třísky nakonec nebyly hlavní příčinou selhávajících magnetů.

„Hlavním důvodem byla špatná kontrola kvality při výrobě spojů vodou chlazených měděných vodičů,“ vysvětlil později Ryuji Yamada. Magnety se chladily vodou proudící dutými měděnými vodiči a jejich svary na tupo občas nechávaly drobné klínovité mezery. Pomohl až nový způsob svařování, při kterém se do spoje vkládala krátká trubička.

Felicia tedy čistila trubky poctivě, jen problém byl jinde. Urychlovač se nakonec rozjel a ještě v roce 1972 dosáhl plánované energie. Hlavní prstenec sloužil až do roku 1997, kdy ho nahradil výkonnější Main Injector.

Proč zrovna fretka

Že volba padla na fretku, nebyla náhoda. Fretky lidé domestikovali z divokého tchoře zhruba před 2 500 lety právě kvůli lovu v norách. Mají dlouhé štíhlé tělo, mimořádně ohebnou páteř a žebra, která nejsou pevně spojená, takže se dokážou protáhnout otvory, které by člověk odhadl jako příliš malé. Omezením je hlavně lebka: kam projde hlava, tam se zpravidla protáhne i zbytek těla.

Felicia navíc nebyla poslední fretkou, která pomohla technice. Na Silvestra 1999 pořadatelé velkého koncertu v londýnském Greenwich Parku nesměli kopat v půdě královského parku a nedařilo se jim protlačit kabely pro televizní přenos, světla a zvuk úzkými tunely pod pódiem. Pomohly tři fretky zapůjčené od britského chovatelského sdružení. Jmenovaly se Beckham, Posh a Baby, dostaly postroje, za sebou táhly provázky a na konci na ně čekalo maso.

Lasicovité šelmy ale do fyzikálních laboratoří přinášejí i problémy. V dubnu 2016 vylezla v pět ráno kuna skalní na venkovní transformátor v ženevském CERN, způsobila zkrat a vyřadila z provozu část Velkého hadronového urychlovače, největšího na světě. Opravy trvaly několik dní. Některá média tehdy psala o lasici, CERN ale později upřesnil, že šlo o kunu.

Dnes posílají do trubek myši

Problém, který Felicia řešila, přitom nezmizel. Velký hadronový urychlovač v CERN má obvod 27 kilometrů a jeho trubky jsou chlazené na minus 271 stupňů Celsia. Po celé délce v nich sedí zhruba dva tisíce takzvaných zásuvných modulů, spojů, které se musí vyrovnat s tím, jak se kov při extrémních změnách teploty smršťuje a roztahuje. Občas se přitom ohnou, a to může narušit experimenty. Člověk se k nim dostane jen obtížně.

Britský úřad pro atomovou energii UKAEA proto spolu s CERN vyvinul robota PipeINEER, kterému jeho tvůrci říkají robotická myš. Je dlouhý 20 centimetrů, široký necelé čtyři, jezdí na kolečkách a na jedno nabití ujede až šest kilometrů. Cestou fotografuje každý modul a umělá inteligence snímky porovnává se vzorem nepoškozeného spoje. Když najde něco podezřelého, vrátí se na start a nahlásí přesné místo. Projekt letos v březnu získal ocenění v britské soutěži Collaborate to Innovate. Technologie pochází z výzkumu jaderné fúze a pokud testy dopadnou dobře, výroba ostrých kusů má začít tak, aby se je obsluha CERN učila používat na začátku roku 2027.

„Jsme hrdí, že můžeme naše zkušenosti s robotikou z fúzní energetiky využít pro špičkové experimenty v CERN,“ řekl Nick Sykes, který v UKAEA vede robotické centrum RACE.

Robotická myš nepotřebuje plenku, nežádá kuřecí játra a neodmítne vlézt do trubky jen proto, že je jí moc dlouhá. Jenže myšlenka je pořád stejná jako v roce 1971: když se do trubky nevejde člověk, pošli tam něco malého a pohyblivého, co dojde až na konec. Před padesáti lety to byla fretka za 35 dolarů z minnesotské farmy.