Milliárd dolláros projekt

A genfi Nagy Hadronütköztetőben számos érdekes kutatás folyt az legutóbbi évben. Ütközésekről, újdonságokról, jövőbeli tervekről beszéltünk Veres Gáborral, az ELTE Fizikai Intézetének adjunktusával.

Az utóbbi esztendőben számos kutatás folyt az LHC falain belül. Mi volt az első jelentős eredmény?

Az első nagy előrelépés az volt, hogy szinte zökkenőmentesen tudtunk elérni egyre nagyobb ütközésgyakoriságot. Pár napja érkezett a hír, miszerint 50 nanoszekundumos módban is működőképes már az LHC, magyarán az egymást követő protoncsomagok képesek ilyen kis távolságban körbemenni egymáshoz képest az ütköztetőben. Ez igen fontos, hiszen magasabb ütközésszámból értelemszerűen több adat áll majd a rendelkezésünkre.

Elég akár a Higgs-részecske megtalálásához is?

Az ezzel kapcsolatos méréseket, kutatásokat csak nemrég kezdték el kollégáim. Sajnos azt kell mondanom, hogy annyi információból, amennyi jelenleg rendelkezésünkre áll, még valószínűleg nem fogjuk tudni felfedezni, mivel olyan ritkán keletkezik a modelljeink szerint ez a részecske. Mivel elméletileg ez felelős a többi részecske tömegéért is, megtalálása (talán a nem-megtalálása még inkább) új távlatokat nyitna meg a fizikán belül.

Tapasztaltak hasonló horderejű, akár meglepő eredményeket?

Amerikai versenytársunknál, a Tevatronnál két hete meglehetősen nagy valószínűséggel találtak egy olyan új részecskét, amely nem illik bele a részecskefizika ma ismert standard modelljébe. Ám mivel ez még kissé bizonytalan, más kísérletek által nem megerősített eredmény, ezért jelenleg még nem nevezném felfedezésnek. Az LHC-ben meglepő eredményként könyvelhettük el például azt, hogy az eseménygenerátoraink átlagosan mintegy 40%-kal kevesebb részecske keletkezését jósolták egy ütközésre, mint amennyit mi a valóságban megtapasztaltunk. Ráadásul ezek összetétele sem olyan volt, mint amilyet előzetesen vártunk. Ezen kívül bizonyos proton-proton ütközéseknél is furcsa dolgokat tapasztaltunk, leginkább a korrelációk, részecskék közötti kapcsolatok vizsgálatában. Mivel minden ilyen folyamatnak megvan a maga jól leírt elmélete, gondolhatjuk azt, hogy ami ennek ellentmond, azt a jelenséget csak valamilyen másfajta fizika segítségével magyarázhatjuk meg. Esetleg valamit kifelejtettünk a számításból. A fizika történetében az aktuális elmélet által meg nem magyarázható jelenségek sokszor óriási előrelépéshez vezettek, érthető hogy kísérleti fizikusként érzékenyek vagyunk erre.

Ha már az újdonságoknál tartunk: novemberben indult be az Compact Muon Solenoid (CMS) nehézion-programja.

Ezek a nehézionok tulajdonképpen ólom atommagok, a programon belül ezek ütköztetését végezzük. Két ilyen összeütköző ion mozgási energiája kb. akkora, mint egy átlagos esőcsepp mozgási energiája a földre érkezésénél, ez pedig az ionok mikroszkopikus méreteit figyelembe véve hatalmasnak számít. Az összeütközések megtörténtekor általában azt várjuk, hogy egy nagyon forró és sűrű anyag keletkezzen. Ahhoz hasonló, mint amilyen az ősrobbanás után nem sokkal jött létre. A kutatásaink során azt próbáljuk megállapítani, hogy milyen tulajdonságokkal rendelkezik ez az anyag és azt, hogy egyáltalán milyen körülmények között jöhet létre. Mivel ez persze nem látható, közvetett módszerekkel kell vizsgálni az eseményt. Ezekről az eljárásokról pár hete tettünk közzé publikációkat.

Tudtommal Ön és még jó néhány magyar részt vesz ezekben a kutatásokban.

Én személy szerint a CMS nehézion-csoportjának egyik vezetőjeként tevékenykedem. A CMS-ben körülbelül 3000 kutató dolgozik 9-10 nagyobb fizikai témán, ezen belül körülbelül 50-en dolgozunk a nehézion-programon. Magyar kollégák a CMS együttműködésben elsősorban az MTA Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetből valamint Debrecenből (ATOMKI, DE) kapcsolódnak be a munkába. Az ELTE sajnos nem tartozik a CMS résztvevő intézményei közé.

Hány személyről beszélhetünk?

Az RMKI tagjai főleg a CMS és az ALICE-ben (Nagy Nehézion Ütköztető Kísérlet) vállalnak nagy szerepet. Az LHC-ban dolgozó magyar kutatók számát azonban nehéz megmondani. A CMS cikkein 19, az ALICE cikkein 7 magyarországi szerző szerepel. Emellett számos magyar kutató külföldi intézmények alkalmazottjaként végzi a munkáját az LHC-ben.

Milyen távlati tervek merültek fel a következő esztendőre?

A részecskeszimmetriák vizsgálata, szuperszimmetrikus részecskék és a Higgs keresése, illetőleg egzotikus jelenségek, pl. fekete lyukak, összetett kvarkok, stb. keresése minden kétséget kizáróan folytatódni fog az elkövetkezendő időben. Emellett viszont szó volt arról is, hogy az LHC-t karbantartási munkálatok miatt bezárnák egy-két évre, ennek kezdeti időpontját azonban későbbre tolták. Méghozzá azért, hogy minél több hasznos adatot tudjunk rögzíteni a 7 TeV-es mérésekből minél előbb.

Lehetett hallani, hogy már a 7 TeV-es ütközési energia is világrekordnak számít. Tervezik a feljebblépést vagy a további fejlesztéseket?

Természetesen. Minél nagyobb az ütközés energiája, annál gyakrabban szembesülhetünk a keresett, igen ritka jelenségekkel és annál kevesebb ütközést kell megvizsgálnunk ezek feltérképezéséhez. A karbantartást követően a cél a 14 TeV-es ütközési energiára való fellépés, ám leghamarabb csak 2014-ben végezhetünk ezen az energiaszinten méréseket. Az LHC karbantartása várhatóan 2013-tól fog tartani kb. másfél éven át. Ez alatt a legfontosabb feladat az összegyűlt információk elemzése és publikálása lesz, valószínűleg jelentős felfedezésekkel. Diákként most van tehát a legjobb pillanat bekapcsolódni ebbe a munkába.

Spiller András
ELTE Online