Az Univerzum titkait segít megfejteni a világ legnagyobb részecskegyorsítója. A tervek szerint Genfben holnap üzemelik be a 27 kilométer hosszú köralagutat

Nagy Bumm a Földön, avagy az ősrobbanás titkai

A 27 kilométer hosszúságú köralagút egy szelvénye. Az elemi részecskék részletes vizsgálatához a tudomány eddigi legnagyobb berendezése szükséges. Az alagútban a világűr dermesztő hidege fogadja a szinte a fénysebességgel száguldó protonnyalábokat. (Reute

ÚJ SZÓ-ÖSSZEFOGLALÓ

Hogy megválaszolják ezeket a kérdéseket, a csaknem a fény sebességével (a fény sebességének 99,9999991%-ával) száguldó két protonnyalábot az alagút négy pontján ütköztetik a minden eddiginél hosszabb hadronütköztetőben (LHC - Large Hadron Collider). E pontokon négy óriásdetektort helyeztek el, amelyek figyelik az ütközés során keletkező részecskéket. A tudósok az ütköztetések „törmeléke” között új részecskéket remélnek felfedezni, amelynek révén alapvetően új információhoz juthatnak a világűr természetéről, s arról, hogy hogyan jött létre az Univerzum. Az ütközés energiája 14 terraelektronvolt, ami hétszer nagyobb, mint amit a világ jelenlegi legnagyobb gyorsítójában, a Chicago melletti Fermilab Tevatronján elértek. Ami különlegessé teszi a nagy hadronütköztetőt az az, hogy ez az energia a porszemnél ezermilliárdszor kisebb terültre összpontosul. Az energia ily nagyfokú koncentrációja révén újrateremtődnek az ősrobbanás (a Big Bang, avagy a „Nagy Bumm”) után közvetlenül kialakuló feltételek.

Mit jelent a CERN?

Ejtsünk néhány szót a CERN-ről, továbbá a részecskegyorsító gigászi méreteiről. Az 1940-es évek végén az európai magfizikusok felismerték, hogy az alapkutatásokhoz olyan nagy részecskegyorsítókra lesz szükség, amelyeknek a méretei és a költségei meghaladják az egyes országok erejét. A tudósok összefogási szándéka támogatásra talált a politikusoknál, akik szívesen segítették a tervet mint az új (nyugat)európai egység szellemének szimbólumát. Az ENSZ nevelési, tudományos és kulturális szervezete, az UNESCO is felkarolta a kezdeményezést. 1952 tavaszán 11 ország közös döntésével egy ideiglenes bizottság jött létre, a nukleáris kutatások európai tanácsa, más fordításban az európai atommag-kutatási tanács, francia nevén a Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire. Ennek rövidítése a CERN, máig ez a betűszó a kutatóközpont világszerte ismert neve. 1952-ben fogadták el Svájc felajánlását, a Genf melletti területet a laboratórium számára. Az 1954-ben életbe lépett alapító okirat kimondta, hogy nem végeznek katonai célú kutatásokat, a kísérleti és elméleti kutatások eredményeit közzéteszik.

Vákuum 6500 köbméterben

A Large Hadron Collider, azaz a nagy hadron ütköztető neve a berendezés méretére utal: a gyorsítót magába fogadó föld alatti alagút kerülete 27 kilométer. Az alagút akkora, hogy akár metró is járhatna benne. A CERN eredeti svájci területe nem is volt elég a megépítéséhez, a gyorsító átnyúlik Franciaországba is. A hadron szó a részecskék egy családját jelöli, a gyorsítandó részecskék, a protonok ebbe a családba tartoznak. Az ütköztető a gyorsító típusára utal: két részecskenyaláb kering körpályán egymással szemben, ellentétes irányban, majd a gyorsító négy pontján összeütköznek, ezeken a pontokon zajlanak a tanulmányozandó részecskeátalakulások. A részecskék akkor tudnak egyre nagyobb sebességre szert tenni, ha útjuk során nem ütköznek akadályba, más atomokba, részecskékbe, ezért az LHC-ban a normál légköri nyomás tízbilliomod részét tartják fenn. A műszaki feladat nagyságát mutatja, hogy ezt a fantasztikus légritkítást hatalmas, kb. 6500 köbméter térfogatban kell elérni. A részecskék pályáját közel tízezer, különböző típusú mágnessel alakítják ki. Az LHC-ban szupravezető mágnesekkel hozzák létre a 8,3-8,4 tesla erősségű mágneses teret, ez a tér kétmilliószor erősebb a földmágneses térnél. A mágneseket szuperfolyékony héliummal hűtik 1,9 kelvinre, vagyis -271,4 °C-ra. A távoli világűr ennél melegebb, -270,5 Celsius-fokos.

A részecskegyorsító révén minden eddiginél nagyobb energiájú fizikai folyamatokat tanulmányozhatnak, feltárulnak majd az anyag felépítésének legmélyebb rétegei, és közelebb juthatunk a világegyetem története kezdetének megismeréséhez is. Az óriási energiájú részecskenyalábok egymással való ütközésekor rövid időre, átmenetileg olyan körülmények jönnek létre, mint amelyek a világegyetem történetének kezdetén, az ősrobbanás után néhány milliomod másodperccel létezhettek. Ekkor még nem alakultak ki az atommagok stabil összetevői, a protonok és a neutronok, viszont léteztek a protonok és a neutronok alkotóelemei, a kvarkok és a kvarkok közti kölcsönhatást közvetítő gluonok. Eddig nem sikerült a kvarkokat kiszabadítani „börtönükből”, nem sikerült a keresett kvark-gluonplazmát egyértelműen megfigyelni. A legfontosabb, ma még nyitott kérdések egyike, az anyag és az antianyag eltéréseinek feltárása. Arra keresünk választ, hogy miért csak anyag van a világegyetem eddig általunk megismert részében, miért, hogyan alakult ki ez az állapot. A kutatók reményei szerint a nagy hadronütköztető révén megtalálhatóvá és tanulmányozhatóvá válik a modern fizikai elméletekben a részecskék tömegének kialakulásáért felelős Higgs-bozon. Ezen kívül esetleg választ kaphatnak olyan kérdésekre, mint a gravitációs erő relatív gyengesége, a térdimenziók száma, vagy az úgynevezett szuperszimmetria. Utóbbi elmélet azt feltételezi, hogy minden ismert részecskének létezik egy eddig még fel nem fedezett nagytömegű szuperpartnere. A nagy hadronütköztető segítségével esetleg megfejthető az anyag és az antianyag közötti különbség.

A létesítményben hatezernél több tudós dolgozik, s a kísérletek 10 milliárd dollárba kerülnek. Ma az ISS űrállomás az egyetlen, ennél drágább nemzetközi vállalkozás, és drágább lesz a most épülő nemzetközi termonukleáris reaktor is.

Világvégét okozhat?

A holnapi beüzemelést élőben közvetítik majd az európai közszolgálati rádiókat és televíziókat összefogó Eurovízió hálózatán keresztül. A közvetítést az interneten, melyet szintén a CERN egyik tudósa, a brit Tim Berners-Lee fejlesztett ki eredetileg, meg lehet tekinteni a következő címen: http://webcast.cern.ch. Egyesek szerint ez a kísérlet világvégéhez vezethet. Egy nemzetközi tudóscsoport szerint, ha beüzemel ez az eddig még sosem tapasztalt energiájú rendszer, a rendszeren belül fekete lyukak keletkezhetnek. Ezek a fekete lyukak képesek elnyelni a Földet a kutatás ellenzői szerint. A tudósok, hogy a kísérletet megállítsák, több bírósághoz is beadvánnyal fordultak. Még tavasszal Walter Wagner, aki magát fizikai és egyéb tudományos területek szakértőinek nevezi, továbbá augusztus végén egy tudós társaság nyújtott be a strasbourgi Európai Emberi Jogi Bírósághoz egy beadványt. Az Otto Rössler német káoszelmélet-tudós köre, továbbá a bécsi filozófus, Markus Goritschnig által koordinált társaság reménykedik, hogy a bíróság betiltja a részecskegyorsító működtetésének elindítását. Hozzáteszik, nem a kísérletek ellen vannak, csak szerintük még túl korai az időpont, még nem tudni, milyen konzekvenciái lehetnek a folyamatnak. Ha netán igazuk van, akkor szeptember 11-én a 2001-es New York-i merényletek eltörpülnek majd a Föld összeomlása mellett… (MTI, NépSz, PAI)

Címkék 

Ajánló