A világ legnagyobb részecskegyorsítója

Mi az a részecskegyorsító?

A részecskegyorsítók vagy akcelerátorok elektromosan töltött szubatomi részecskéket, atommagokat, ionokat gyorsítanak fel. Elektromos és mágneses tereket alkalmazva megfelelő pályán tartják ezeket, miközben egyre több energiát adnak át nekik. Ma már a legtöbb részecskefizikai kísérlet hatalmas és igen drága részecskegyorsítók alkalmazására épül. Csak ilyen berendezésekkel lehet a részecskéket olyan közel juttatni egymáshoz, hogy kölcsönhatásba lépjenek.

Svájc és Franciaország határán, Genf közelében van az Európai Részecskefizikai Kutatóközpont (CERN), ahol szeptember 10-én üzembe helyezték a világ legnagyobb szupergyorsítóját, az úgynevezett nagy hadronütköztetőt (LHC - Large Hadron Collider). Ez a gyorsító valójában különböző berendezésekkel ellátott 27 kilométeres körgyűrű, 100 méterrel a föld alatt. Kétségtelen, hogy a 2008-as év egyik legnagyobb tudományos szenzációja ennek a tíz éve épülő, sok milliárd dollár értékű gyorsítónak beindítása. Cél a részecskefizika alapjainak kísérleti ellenőrzésére. A protonokat, a hidrogénatom magjait ütközteti eddig elérhetetlen energián. A tudósok ezzel igyekeznek megközelíteni az Ősrobbanás utáni állapotot. A fizika jelenlegi állása szerint ugyanis a Világegyetem az Ősrobbanásban keletkezett. Sok ezer fizikus, a tudományok doktorai, Nobel-díjasok nemzetközi csapata munkálkodik ezen a projektumon.

Milyen haszna lehet az emberiségnek ebből a kísérletből?

Univerzum ősanyagával szeretnének megismerkedni a tudósok. Ma úgy tartjuk, hogy az anyag minden változata 6 kvark és 6 lepton (és antirészecske párjuk) alapján valósul meg. Az anyagnak tehát vannak alapvető építőelemei, ezek létezését meggyőző kísérletek bizonyítják. De csak óriási energiájú ütközések alakalmával lehet ezeket az alapvető elemeket felszabadítani. A legnagyobb tudományos eredmény az lesz, ha felfedezik a Higgs-bozont, az egyetlen alapvető részecskét, amelyet eddig még nem sikerült megfigyelni. Az elmúlt évtizedekben végzett részecskefizikai kísérletek eredményeinek értelmezésére, egységes keretbe foglalására dolgozták ki a részecskefizikusok az úgynevezett Standard Modellt. Ez azonban egyelőre nem tud magyarázatot adni arra, hogy egyáltalán miért van tömege a részecskéknek, s ha van, akkor miért pont akkora. A Higgs-mechanizmus, a Higgs-térrel való kölcsönhatás ad tömeget a kvarkoknak, leptonoknak és a kölcsönhatásokat közvetítő bozonoknak. Választ keresnek arra is, hogy miért csak anyag van a Világegyetem eddig általunk megismert részében, hová lett az antianyag, illetve miért létezhet egyáltalán az anyag. Megpróbálják ellenőrizni azokat az elméleteket is, amelyek feltételezik a jelenlegi három dimenziónál több térdimenzió létezését. Rövidtávon nem lehet lemérni egy ilyen nagy horderejű kísérletsorozat hasznát. Kétségtelen, hogy az ember intellektuális fejlődésének egy nagy lépése előtt állunk, melynek számtalan eredménye lesz. Elég csak arra emlékeztetni, hogy a számítógépes világhálózat is eredetileg a CERN-ből indult ki…



Fekete lyuk keletkezhet a kísérleti folyamat során? Mennyire valósak ezek a félelmek?

Nem lehet kizárni, hogy a nagy energiájú részecskeütközésben pillanatokra keletkezhetnek mikroszkopikus fekete lyukak. Ezek nem stabilak, gyorsan le is bomlanak. A világűrben lévő óriási fekete lyukakhoz semmi közük nincs. Példaként említjük, hogy a Holdat érő kozmikus sugárzás részecskéinek energiája milliószor nagyobb, mint az ember által előállítható energia. Mégsem keletkeznek veszélyes fekete lyukak, nem indulnak be a mindent elpusztító folyamatok. Más veszélyek is szóba kerülhetnek. Ám a Large Hadron Collider biztonsági berendezésit körültekintően tervezték meg, meglepetésekre nem kerülhet sor. Antianyag keletkezésre is számítani lehet. Tudnunk kell azt, hogy minden részecskének van antirészecskéje, amely azonos tulajdonságokkal, de ellentétes előjelű elektromos töltéssel rendelkezik. Amikor antirészecske és részecske találkozik, kölcsönösen szétrobbantják egymást. Nagy energiájú ütközésekben gyakran keletkeznek részecske-antirészecske párok. Ezeket jól ismerjük, sőt alkalmazzuk is a gyakorlatban (pl. a pozitron emissziós tomográfia, a PET). A berendezés egyes részeinek műszaki meghibásodása nem zárható ki, a számítógépes rendszer is okozhat gondot, de ezek csak lokális következményekkel járhatnak.
Nem maradhatott titokban, hogy hackertámadás érte a genfi részecskegyorsító számítógépes rendszerét. Szerencsére a számítógépes betolakodók jóindulatúak voltak, s kárt nem okoztak, viszont komoly hiányosságokra derült fény. Ismeretes, hogy hasonló akciók nap mint nap előfordulnak, zseniális számítógépes ismeretekkel rendelkező hackerek bankok, nagy üzleteket lebonyolító cégek, sőt hadseregek számítógépes rendszerét is megtámadják. Az viszont meglepő, hogy a tökéletes biztonságúnak mondott gyorsító is bevehető. Hatalmas pénzekbe került a gigantikus kísérlet biztonsági rendszerének megtervezése, ám a honlapot mégis feltörték, és felhívták a figyelmet a biztonsági résre. Már „csak egy lépésre” voltak az LHC számítógépes rendszerének második körétől, ahol már közvetlenül tudták volna befolyásolni a gyorsító működését. Ez is csak arra mutat, hogy korántsem mondhatjuk, hogy teljesen biztonságos a LHC.

Mikor indulhat újra a kísérlet?

Bombaként robbant a hír, hogy szeptember 19-én nagy mennyiségű folyékony hélium szivárgott ki a hűtőrendszerből, ezért a továbbiakig szüneteltetik a kísérletek folytatást. Tavaszra ígérték az újraindítást, de lehet, hogy csak a nyáron helyezik ismét üzembe. A laikusok közül egyesek arra gondoltak, hogy talán valakik odaszóltak, hogy „Fiúk, ez már sok, ne játszatok itt a világvégével!” Kétségtelen, hogy itt-ott az emberekben pánikhangulatot keltett a sok álhír, a tudományosan meg nem alapozott kommentár. Aztán a világgazdasági krízis előszele is megérinthette a kutatóintézetet: amíg itt óriási pénzeket költenek elvi kérdések tisztázását szolgáló kísérletekre, addig százezreknek szűnik meg a munkahelyük, zuhan az életszínvonal.

A valóság viszont az, hogy az ember töretlenül kutatja a világ titkait, felemelkedésének feltételeit igyekszik biztosítani, miközben számtalan akadályt kell leküzdenie.

Az okosok a kockázatokról és mellékhatásokról pedig még Jézus Krisztust sem kérdeznék meg, mert nem Nobel-díjas, de még doktorátusa sincsen…