Napvilágot látott a hír, hogy némi szünet után újra üzembe áll  a Nagy Hadron Ütköztető (LHC). Az elmúlt évben ugyanis felújították, bővítették, korszerűsítették. De mi is ez a létesítmény, és mi célt szolgál? Minden idők legnagyobb részecskefizikai berendezése, a francia-svájci határ alatt húzódó LHC egy 27km kerületű alagútban keringteti szédületes sebességgel a szubatomi részecskéket.

 

hadron1

 

Ezeket egy régebbi gyorsító, melyet korábban építettek, adagolja be az LHC gyűrűjébe. A projektben közel 50 ország több ezer tudósa dolgozik. Az LHC fő detektorai a CMS és Atlas. Rendeltetésük, hogy föltárják az anyag alapvető tulajdonságait és a világegyetem elemi kölcsönhatásait. Az ALICE ólom atommagok ütközéseinek elemzése alapján vizsgálja a kvark-gluon plapzmát (ilyen állapotú volt a világ röviddel az ősrobbanás után), és végül az LHCb segít megértenünk, hogy az ősrobbanásban miért is keletkezett több anyag, mint antianyag.

Az LHC gyűrűjében több ezer közel 0 Kelvinre lehűtött szupravezető mágnes található, ezek gyorsítják és irányítják a részecskéket, majd egymásnak ütköztetik őket. A közel fénysebességgel száguldó részecskék olyan nagy energiával ütköznek, hogy az anyag energiává alakul, és új részecskék születnek. Az újonnan keletkező részecskéket a detektorok észlelik és elemzik. A fizikusok azt remélik, hogy az eddig elérhetetlen energiával egymásnak csapódó atommagok egzotikus, új részecskéket hoznak létre az LHC gyűrűjében, az anyag olyan állapotai jelennek meg, melyek csupán a világegyetem születésének első néhány pillanatában léteztek.

 

hadron2

 

Az egyik ilyen megtalált részecske a Higgs-bozon. Ez ad tömeget az anyagnak. Az univerzumot leíró elmélet egyik fontos láncszeme. De hogyan is találták meg a Higgs-bozont? Nos, minden proton valójában három kvarkból áll, és ezeket a tömeg nélküli gluonok tartják össze. A gluon egy erőátvivő részecske, az erős kölcsönhatásé. (Négy erő létezik: az erős, a gyenge, az elektromágneses és a gravitációs.) A fénysebesség 99,9999991 százalékával egymásnak ütköző protonok szétesnek, és a kvarkok-gluonok ütközése során létrejön a Higgs-bozon, mely rendkívül instabil, tömege 100-200-szor nagyobb mint a protoné s a másodperc 10-25-öd része alatt elbomlik más részecskékké.

Miután sikerült bizonyítékot találni a Higgs-bozon létezésére, tovább kutatnak a tudósok. Egyáltalán miért is létezik anyag? Az ősrobbanásban ugyanis elméletileg annyi anyagnak kellett volna keletkeznie, mint antianyagnak, de nem így történt. Felvetődik az is, hogy a távoli galaxisok és szupernóvák mozgása azt sejteti, hogy a világűr sötét térségeiben jóval több anyag és energia van, mint amennyi a csillagokban és a galaxisokban látunk. Az LHC fény deríthet ennek mibenlétére.

hadron3

 

A Nagy Hadron ütköztető seregnyi új felfedezést ígér. Az ősrobbanás során keletkezett szimmetria sérülésére is fény derülhet, azaz, hogy miért van több anyag, mint antianyag. Sőt még miniatűr fekete lyukak is képződhetnek. Sokan tartanak attól, hogy az LHC minden eddiginél nagyobb energiájú kísérleteiben fekete lyukak keletkezhetnek. Nos, ha ezek létre is jönnek, azonnal elpárolognak. Még ennél is fantasztikusabb rémképekkel is előálltak, miszerint olyan mágneses monopólusok jöhetnek létre, melyek lebontják az atommagokat, vagy az univerzum átmegy egy alacsonyabb energiaállapotba, ezáltal megsemmisülünk. Ezek bizonyára nem következnek be, ugyanis a természetben vannak ennél nagyobb energia felszabadulások is. Ha lehetséges volna ez, akkor már megtörtént volna. Ám ha mégis létrejönne egy mini fekete lyuk, mely csak akkora, mint egy proton, az érdekes lenne, mert az elbomlásakor keletkező részecskék számos kérdést megválaszolnának.

 

hadron4

 

Ezeken túl felvetődik a kérdés, mire jó az LHC? Ezek az un. alapkutatások később számos hasznot hoznak. Például jobb CT berendezéseket építhetünk, melyek nélkülözhetetlenek az orvosi képalkotásban, de gyakorlati haszna lehet a távközlésben is, és egy nap segítséget nyújthat a csillagközi utazás megvalósításában is. Emellett persze nem árt tudnunk azt sem, hogy hogyan is épül fel az a világ, amely körülvesz minket, hiszen ezt kutatták már a sumérok, a görögök, Kopernikusz és Galilei, Newton és sokan mások.

Garzó László dr.

Hozzászólások