Ismét Holdra szállt az emberiség

2010. március 30-án 13 órakor létrehozták a világ legnagyobb energiájú ütközéseit a világ legnagyobb részecskegyorsítójában. A CERN nagy hadronütköztetője rosszul kezdett reggel, de aztán fantasztikus teljesítményt nyújtva megnyitotta az utat egy új fizika előtt. Hónapokon belül többet tudhatunk majd a Világmindenségről és mindenről.

Kedden reggel 9 óra előtt a nagy hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC) már kétszer is elveszítette a protonnyalábokat, és kínosan feszengeni kezdtem, virtuálisan a CERN központi irányítótermében, fizikailag egy Budapest környéki faluban. Nem igaz, hogy éppen ma nem sikerül, amikor az egész világ az LHC-re figyel. Pedig ez benne van a pakliban: a világ legbonyolultabb berendezésénél nem számít meglepetésnek egy-egy kisebb-nagyobb technikai probléma, amely késleltetheti a kísérletek megkezdését.

Nehezen indult a nagy nap

A nyalábmérnökök és -fizikusok azonban megint jól vizsgáztak: nem egészen két órán belül visszavarázsolták a két protonnyalábot a gyorsítóba, és megkezdődött az idegőrlő félóra, amikor feltekerték az energiát a világrekordnak számító értékre (3,5 teraelektronvoltra).

Minden lámpa zöld, megvan a kívánt energia

Innentől kezdve felgyorsultak az események. A két, egymással szemben közel fénysebességgel száguldó részecskenyalábot sikerült úgy "tornáztatni", hogy a megfelelő helyeken - a hatalmas detektorok szívében - fedésbe kerültek egymással. Pár másodperc múlva hatalmas hangzavar jelezte a CERN-ben, hogy a komoly fizikusok őrjöngve konstatálják: megtörténtek a részecskefizikai kísérletek eddigi legnagyobb ütközései, a korábbiakét mintegy háromszorosan felülmúló energián.

Miért fontos ez? Az ütközések során rögzített adatokból új tudást meríthetünk az anyag legmélyebb szerkezetéről és az Univerzum születéséről, fejlődéséről. Igazi és nagyon izgalmas alapkutatás ez, amelynek hasznosítását ma még alig látjuk előre.

Ütközések

Ütközések!

2010. március 30-án megtettük tehát az első lépéseket egy új fizika területén: először sikerült 7 TeV-es ütközéseket elérni, majd először sikerült ezt stabil nyalábokkal is megtenni, és mindezt nyugodtan nevezhetjük mérföldkőnek a részecskefizika kísérletek történetében.

"Nos, kezdünk kicsit magunkhoz térni az ünneplésből. Megvoltak a fotók, most mennek a tévés bejelentkezések, a detektor pedig csendben mér, teszi a dolgát az LHC-val együtt. Nagyon sokan dolgoztunk együtt azért, hogy ez ma így lehessen. Talán nem túlzás a mai részecskeütközések megtörténtét a holdraszálláshoz hasonlítani. Míg az körülbelül negyven évvel ezelőtt az akkori kor technológiai lehetőségeit feszegette, addig az LHC és a rajta található kísérletek a ma elérhető legkomolyabb technológiák használata nélkül egyszerűen megvalósíthatatlanok maradtak volna. Reméljük mindamellett, hogy megtálaljuk az oly nagyon keresett részecskéket, olyan új fizikai folyamatokat is látunk, amelyek talán közelebb visznek minket a Világegyetem működésének megértéséhez" - mondta Szillási Zoltán fizikus a CMS vezérlőterméből.

Részletes információk az eseményekről a magyar nyelvű CERN-blogon.

Az új tudományos eredmények nem azonnal jönnek, az ütközések adatainak feldolgozása és közlése hosszú hónapokat vesz majd igénybe. Az ütköztetés technológiai csúcsteljesítmény, amely az új fizikai felfedezések alapja.

Megint kiderült, hogy a CERN miatt nem kell félnünk a világvégétől, mert a Föld légkörében ennél sokkal nagyobb energiájú ütközések zajlanak a kozmikus részecskék becsapódásai miatt, csak azokat nem tudják kísérleti körülmények között vizsgálni.

* * *

Egy másfél perces film a CERN-ből, az alkalomhoz illő zenével (még az ütközések előtt):

Ismerkedés az energiaegységekkel

A részecskegyorsítókkal való "barátkozáshoz" elengedhetetlen a magfizikában és részecskefizikában használatos energiaegységek megismerése. 1 elektronvolt (eV) az a mozgási energia, amelyre egy elektron 1 Volt feszültségkülönbséget befutva szert tesz. Többszörösei: ezerszerese a kiloelektronvolt (keV); milliószorosa, vagyis a keV ezerszerese a megaelektronvolt (MeV); a MeV ezerszerese a gigalelektronvolt (GeV). Újabban már a TeV egységre is szükség van a gyorsítók leírásánál, ez a teraelektronvolt, az eV billiószorosa, a GeV ezerszerese. (1 TeV=10³ GeV=10⁶ MeV=10⁹ keV=10¹² eV)

Illusztráció az LHC-ben haladó nyalábokról. Egy dipólmágnesbe "bepillantva" látható mindkét nyalábvezető cső, benne a protoncsomagokkal

* * *

Válaszokat várnak a világ nagy kérdéseire

Az LHC-vel végzett megfigyelésekből az Univerzum kialakulásának és az anyag szerkezetének soha nem látott titkaira derülhet fény. Rovatunk cikksorozatot indított a témában, amelynek bevezetőjében a kísérletekkel kapcsolatos biztonsági szempontokat tekintettük át, majd az első részben vizsgáltuk, miért van szükségünk egyáltalán részecskegyorsítókra, ezekre a gigantikus és drága szerkezetekre. A második részben a CERN eddigi részecskegyorsítóit és a korábban elért legfontosabb tudományos eredményeket ismertettük, a harmadik részben az LHC lenyűgöző technikai jellemzőit mutattuk be. A negyedik részben a kvark-gluon-plazmával, az Univerzum ősanyagával foglalkoztunk, amelyet a várakozások szerint "elkészítenek" majd végre a CERN-ben. Az ötödik részben arra kerestük a választ, hogy miért csak anyag van a Világegyetem eddig általunk megismert részében, hová lett az antianyag, illetve miért létezhet egyáltalán az anyag - az LHC ezek megválaszolásához is közelebb vihet bennünket. A hatodik részben egy kulcsfontosságú részecskével, a Higgs-bozonnal ismerkedhettek meg - amelynek megtalálása az LHC legfontosabb feladata -, majd a Standard Modellen túli részecskefizikai elméletekről olvashattak, amelyek első kísérleti alátámasztása is most először várható.

Jéki László (1942-2009)

A fenti cikksorozat szerzője Jéki László, a fizikai tudomány kandidátusa, a tudományos ismeretterjesztés kiemelkedő személyisége, aki 2009. április 22-én, hosszú betegség után elhunyt.

"Elhatalmasodó betegségével élni akarását és azt a képességét szegezte szembe, hogy magát és betegségét mintegy természeti jelenségként, kívülről szemlélte. Betegségéről teljes nyíltsággal, de az önsajnálat vagy a szánalomkeltési szándék legkisebb jele nélkül beszélt. A hogylétére vonatkozó kérdésre az ismeretterjesztő munkáiból jól ismert, feszes, de a lényeget pontosan leíró választ adott, majd soha nem mulasztotta el jellegzetes, fanyar, mégis huncut mosolyával visszakérdezni: 'és uraságod hogy van?' Többé már ezt a kérdést sem teszi fel. Nagyon hiányzik és nagyon fog hiányozni. Emlékét megőrizzük." (Részlet a Fizikai Szemlében megjelent megemlékezésből)