Az Erő már működik, de lézerkard még nincs - fantasztikus tudomány 2008-ban

A 2008-as év is bizonyította, hogy az igazi tudományos eredmények izgalmasabbak a legjobb sci-fi-kütyüknél is. Elkészült a világ legerősebb anyaga, az önmagát építő áramkör és az emlékező ellenállás, és nagy lépést tettek a láthatatlanná tévő varázsköpenyhez. A sztár persze a nagy hadronütköztető volt, amely sajnos mindjárt le is állt, de a világ legerősebb számítógépes hálózata már ott várakozik mögötte. S bár a gondolattal való mozgatás már megy, a lézerkardot idén is hiányoltuk.

A nagy hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC)

Az idei év eredményei közül kiemelkedik a világ jelenlegi legnagyobb részecskegyorsítójának, a nagy hadronütköztetőnek az elindítása az európai részecskefizikai kutatóközpontban, a CERN-ben. Az LHC vitathatatlanul az emberiség egyik legnagyobb tudományos-technikai teljesítménye, amelyhez csak a Nemzetközi Űrállomás fogható. Az LHC megalkotásához egy sor műszaki csúcsteljesítményre volt szükség, de a működésétől is csúcseredményeket várnak: a fizikusok előtt egy mindeddig feltáratlan világ nyílik meg, mert az itt elérhető energiák tartományában korábban sohasem végezhettek vizsgálatokat. Protonokat gyorsítanak közel fénysebességre, majd összevezetik és összeütköztetik őket (később ólomionok ütköztetését is tervezik). Ekkor olyan állapotok jönnek létre, amilyenek a nagyon fiatal Világegyetemben lehettek jellemzők. A "nagyon fiatal" kifejezés alatt az Ősrobbanás utáni első töredékmásodpercet kell érteni, azt az időszakot, amikor kialakultak az anyag alapvető építőkövei.

A meghibásodás

Az első protonnyalábokat szeptember 10-én vezették körbe a gyorsítóban, és a bonyolult folyamat hibátlanul zajlott. Kilenc nappal később azonban elektromos rövidzárlat és a hűtőrendszerben lévő hélium egy részének elszökése miatt a rendszert le kellett állítani. A hiba elhárításához az elmúlt hónapokban fel kellett melegíteni a 27 kilométeres gyűrű nyolc szektorából azt, ahol az esemény bekövetkezett. Most már zajlik a munka, amelynek során számos mágnest teljesen kicserélnek.

A mágnesek felszállítását az év végére befejezve január elején látnak hozzá a javításokhoz lent az alagútban. A mágnesek cseréje március végére zárulhat le, két új mágnest már a múlt héten levittek az alagútba. A mágnesek összekötését februárban kezdik meg, május végére végeznek vele. Ezután következnek a nyomáspróbák és a rendszer lassú lehűtése. Június végén, a mintegy 4,5 milliárd forintba kerülő javítómunka lezárása után indulhatnak meg a gyorsítási próbák, majd a várva várt ütközések.

Válaszokat várnak a világ nagy kérdéseire

Az LHC-vel végzett megfigyelésekből tehát 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. Fantasztikus elméletekből sincs hiány, de még fantasztikusabb az LHC egyik legfontosabb detektora, a CMS, amelyet részletesen bemutattunk.

A hatalmas CMS-detektor

A kutatók szerint nem kell félnünk

"Az LHC biztonságos, és bármi, ami azt sugallja, hogy veszélyt jelent ránk, puszta képzelgés" - mondta Robert Aymar, a CERN korábbi főigazgatója egy szeptember 5-én kiadott közleményben, amely ismét igyekezett mindenkit megnyugtatni arról, hogy például nem fognak minket beszippantani fekete lyukak. Az alapvető, már 1994 óta vizsgált kérdés az, hogy a mesterségesen létrehozott új részecskéknek, illetve az anyag mesterségesen létrehozott új állapotának lesz-e bármilyen fenyegető hatása a környezetre. 2003-ban erről már kiadtak egy jelentést, ezt bővítették ki idén júniusra, még alaposabban elemezve a lehetséges veszélyforrásokat. A CERN kutatóin kívül amerikai és orosz szakemberek által is jegyzett új jelentés is megállapítja, hogy a kísérletek biztonságosak, aggodalomra nincs ok

Az indoklás lényege az, hogy a világűrből a gyorsítóban vártnál is nagyobb energiájú részecskék bombázzák a Föld légkörét. Az úgynevezett kozmikus sugárzás hatására természetes úton is létrejöhetnek, illetve az elmúlt évmilliárdok alatt már számtalanszor létrejöttek ilyen, sőt nagyobb energiájú állapotok bolygónkon. Becslések szerint az Univerzumban minden egyes másodpercben tízmilliószor millió "LHC-kísérlet" következik be, láthatóan minden következmény nélkül. Az LHC "csupán" abban fog különbözni ezektől, hogy irányított körülmények között, jól vizsgálhatóan hozza létre ezeket az állapotokat.

Csúcsberendezés

Huszonhét kilométeres alagút, benne a világűrnél is hidegebb gigantikus mágnesek, 96 tonna hélium, 40 ezer szivárgásmentes csatlakozás, 11 700 amper erősségű áram. A fénysebesség 0,999999991-szeresével egymással szemben száguldó, 100 milliárd protonból álló részecskecsomagok, 600 millió ütközés másodpercenként. Többek között ilyen paraméterei vannak az alaphangon is 4 milliárd euróba kerülő, most induló nagy hadron ütköztetőnek, amely a legnagyobb részecskegyorsító a világon, és amelytől a világ legnagyobb kérdéseire is várunk válaszokat. További részletek cikksorozatunk harmadik részében.