Újraindították a világ legnagyobb részecskegyorsítóját

Az LHC-ben sok ezren dolgoznak

Újraindították szerdán a világ legnagyobb részecskegyorsítóját, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) nagy hadronütköztetőjét (LHC). A kétéves karbantartás és fejlesztés eredményeként a 13 teraelektronvoltra megnövelt nyalábenergia eddig ismeretlen fizikai jelenségek feltárását teszi lehetővé.

A Genf mellett, a francia-svájci határon 100 méter mélységben, egy 27 kilométer hosszúságú, 3 méter átmérőjű alagútban működő LHC-t 2008-ban helyezték üzembe. A kísérletek során a csaknem fénysebességre felgyorsított, egymással szembe haladó protonnyalábokat ütköztetnek, e "karambolok" eredményeként új elemi részecskék keletkeznek, általában igen rövid élettartammal. Ezek tanulmányozásával a kutatók az anyag tulajdonságait, valamint a világegyetem 13,7 milliárd évvel ezelőtti keletkezésének titkait igyekeznek megfejteni.

Az LHC-ben sok ezren dolgoznak Forrás: Wikimedia Commons

2013-ban megtaláltuk az isteni részecskét

A 2010-2013-as időszakban, amikor 4-4 TeV, összesen 8 TeV energiával ütköztették a protonnyalábokat, fedezték fel a részecskefizika standard modelljének (SM) utolsó hiányzó elemét, a más részecskék tömegéért felelős "isteni" részecskét, a Higgs-bozont. 2013-ban fizikai Nobel-díjban részesült a részecskét megjósoló brit Peter Higgs és a belga Francois Englert.

A nagy hadronütköztető gyűrű (LHC) fizikusai szimulálták, hogy milyen képet kell kapnunk a gyorsítóban, ha a fizikai elképzelésünk helyes a Higgs-bozonról. Ez egy lehetséges kép a CMS-kísérletben egy olyan eseményről, amelyben Higgs-bozon keletkezett Forrás: http://cds.cern.ch/ Lucas Taylor

Új, egzotikus részecskék

Mint a BBC összefoglalójában olvasható, szerdán az operátorok először körbevezették a két stabil protonnyalábot, mielőtt ütköztették volna őket a 27 kilométeres alagút meghatározott pontjain, ahol hatalmas detektorok regisztrálják az ütközésekben keletkező "egzotikus" új részecskéket, valamint a szubatomi "törmeléket". Szerda reggel ugyan akadtak problémák, s kezdetben úgy tűnt, hogy le kell állítani a protonnyalábokat, ám a CERN mérnökeinek sikerült kiküszöbölniük az üzemzavart, megkezdhették az ütköztetéseket.

Szuperszimmetria elmélet

Fabiola Gianotti megválasztott főigazgató, aki januártól irányítja a CERN munkáját, úgy vélekedett, hogy a megnövelt nyalábenergiának köszönhetően megválaszolhatják a részecskefizika nagy kérdéseit. Ezek közé tartozik a szuperszimmetria elmélete (SUSY), amely szerint minden ismert részecskének létezik egy úgynevezett szuperpartnere.

A szuperszimmetria, amely egységes rendszerbe foglalja a fizikai kölcsönhatásokat és leírja a korai univerzumnak az ősrobbanás utáni első pillanatait, a standard modell sok problémáját képes megoldani.

Az ugyanis nem veszi figyelembe a gravitációt, s nem magyarázza meg a világegyetem 95-96 százalékát kitevő sötét anyag és sötét energia létezését sem.

Újra kell gondolni a teóriát?

A fizikusok még a 2013-as leállás előtt remélték felfedezni a szuperszimmetria elméletét alátámasztó jelenségeket, ám eddig semmiféle bizonyítékot nem találtak, így sokan úgy vélik, hogy a teóriát újra kell gondolni.

Francois Englert (balra) és Peter Higgs 2012 júliusában találkoztak először, amikor a CERN-ben gyakorlatilag bejelentették a Higgs-bozon felfedezését Forrás: CERN

Dan Tovey, a Sheffieldi Egyetem professzora meggyőződése szerint viszont még nem kell lemondani az elméletről, a SUSY szolgáltatja ugyanis a legmegfelelőbb magyarázatokat a standard modell korlátait meghaladó kérdésekre.

"Megismerhetjük azt is, hogy miként változik a 'normális' anyag sötét anyaggá. A nagy hadronütközető így valóságos sötétenergia-gyárrá válhat" - fogalmazott Dan Tovey professzor.