Rekord a Nagy Hadronütköztetőben - Egyenest a közepébe!

Tudomány

Hosszú kényszerszünet után végre működésbe lépett a Nagy Hadronütköztető - az első eredmények pozitívak.
Hosszú kényszerszünet után végre működésbe lépett a Nagy Hadronütköztető - az első eredmények pozitívak.

A Nagy Hadronütköztető (angol rövidítéssel: LHC) tán a legnagyobb várakozással (s a szokásos, menetrendszerű aggodalmakkal) fogadott összeurópai tudományos vállalkozás - méretében és céljaiban is példátlan, ráadásul kísérleteivel olyan hipotéziseket verifikálhat, melyekre egész elméleti fizikai teóriák épülnek. Ehhez képest milyen piti veszély az, ha egy orvul keletkező, kannibál természetű fekete lyuk esetleg pont a mi univerzumunk anyagából hizlalná magát kövérre, vagy ha párhuzamos dimenziókba nyíló kapukon át világunk úgy tűnne el, mintha vécén húzták volna le.

Mit estére raktak

Az LHC-vel - legalábbis a laikus, a világból csak a sok jajt, bajt érzékelő, örök pesszimista megfigyelők így vélhették - csak probléma volt eddig. Indulását nagy garral harangozták be (lásd: Eloszlik, mint a buborék, Magyar Narancs, 2008. július 31.), azután hol ez romlott el rajta, hol az, és az üzemszerű működés kezdete egyre csak csúszott. Előbb a számítógépes rendszere bizonyult sebezhetőnek, de leginkább kívülről feltörhetőnek, majd a 2008. szeptemberi tesztek során a hélium kezdett szivárogni (a vezetőképesség növelése, a szupravezetés érdekében a tekercseket 1,8 Kelvin-fokos folyékony héliumban pácolják). Mint utóbb kiderült, egy elektromos csatlakozó egyszerűen megolvadt a terhelés következtében, s emiatt potom 1 tonna illant el a kulcsfontosságú nemesgázból. (A személyzet hangjára azért kíváncsiak lettünk volna...) De a múlt év végén a további balesetek elkerülése miatt csökkentett üzemmódban elindultak az első tesztek, majd március 30-án az első éles kísérlet. Ezen napon két, egyenként 3,5 teraelektronvolt (TeV) energiájú protonnyalábot sikerült ütköztetni - az arányokról és mértékekről annyit, hogy az elektronvolt egy elektron 1 voltnyi feszültségkülönbség hatására nyert mozgási energiája, míg a 'tera-' előtaggal bővítve már ennek ezermilliárdszorosát (1012-szeresét) jelenti. Mondanunk sem kell, ez a maga sajátos kategóriáján belül világcsúcsot jelent.

Valami erőset

Az LHC európai tervezőit két egyaránt fontos szempont vezérelte: egyrészt az olthatatlan tudásszomj, másrészt az agón, a verseny örök szelleme: nehogy már az amerikaiak ebben is megelőzzenek bennünket. A közel fénysebességre gyorsított protonnyalábok ütköztetése során ugyanis olyan extrém szituációkat imitálnak a kutatók, melyek az univerzumban, "természetes" körülmények között viszonylag ritkán fordulnak elő, de mondjuk annál tipikusabbak lehettek univerzumunk születése idején, közvetlenül a Big Bang után. Minderre azért van szükség, mert a részecskefizika ma érvényes, úgynevezett Standard Modelljének (félrevezető rövidítéssel: SM) több pontja még igazolásra szorul - s e verifikációhoz különösen nagy energiájú részecskenyalábok létrehozása szükséges. A modellben szereplő, különböző méretű, tömegű és viselkedésű partikulák között akad egy hipotetikus természetű, az úgynevezett Higgs-bozon, melyről még a többinél is kevesebbet tud a fizika. Az SM azzal számol, hogy világunkban minden részecske és azok kölcsönhatása, átalakulása s valamennyi anyagállapot leírható hat kvark és hat lepton (például az elektron), no meg azok antirészecske párjainak felhasználásával. A bozonok (közöttük a foton!) úgy kerülnek a képbe, hogy ezek közvetítik a kölcsönhatásokat. No mármost a Higgs-bozon bizonyos speciális, hipotetikus "objektumokkal", az úgynevezett Higgs-féle skalárterekkel való kölcsönhatást közvetíti: feltételezések szerint ez a reakció biztosít tömeget a kvarkoknak, a leptonoknak és a közvetítő bozonoknak. Ez a mechanizmus ad magyarázatot arra is, miért van sokkal inkább valami, mint semmi - s ez, mint tudjuk, világunk kulcsfontosságú kérdése. Az ütköztető által generált óriási energiájú karambolok nyomait detektálva remélhetőleg eme különleges - tömegét tekintve is bizonytalan tulajdonságú - bozon nyomára bukkanhatnak a tudósok, s végre kiderül, milyen nehéz, s hogy tényleg többféle van-e belőle. Jellemző, hogy az SM tudósbarát remixei (úgynevezett extended versionjei) mindjárt ötféle Higgs-bozonnal (s ugyanennyi skalártérrel) számolnak, ezek közül kettő töltéssel is bír.

Amerikából, ha bejön

Tagadhatatlan, hogy e téren komoly verseny dúl a páneurópai (közöttük magyar!) kutatók és amerikai versenytársaik között - a tengerentúli kollégák is rendelkeznek egy, a CERN (a részecskefizikai kutatások európai szervezetének) gigantikus berendezésénél kisebb léptékű, ám annál patinásabb ütköztetővel. Az ő gyorsítójuk a Tevatron névre hallgat, s a Chicago melletti Fermilab nevű részecskekutatási labor működteti - az amcsik február végén egy konferencián jelentették be: vélekedésük szerint nekik is van esélyük a Higgs-bozon detektálására (s a CERN megelőzésére). Különösen akkor, ha annak a korábban előre jelzetteknél kisebb a tömege, azaz kisebb energiájú ütközéseknél is megfigyelhető. A tevatronos kutatóknak mindenesetre nincs sok idejük: egyrészt az 1987 óta működő és névleges teljesítménye szerint "csupán" 1 TeV-os ütköztetésekre képes gyorsítót év végén leállítják. Márpedig az LHC múlt héten felállított rekordja máris 7 TeV (az ütköztetett nyalábok energiája ti. összeadódik), ráadásul a kísérlet során sikerrel tesztelték a speciális CMS- (kompakt müon szolenoid) detektort is, amely az ütközés nyomait és következményeit fogja fel. Jellemző, hogy az ütközések a 15 méter átmérőjű detektor geometriai középpontjához képest mindössze három milliméteres távolságon belül következtek be, s e célzási pontosság tovább javítható!

Neked ajánljuk