“Isteni” részecske, antianyag és felhő – Mi fő a CERN konyhájában?

Szűkül a kör az “isteni” részecske körül – jelentette be a napokban az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (CERN) főigazgatója. A hír még a részecskefizikában kevésbé jártas érdeklődőket is felpezsdítette, az igazgató azonban rámutatott, a CERN konyhájában más csemegéket is főznek.

Antianyagot ejtenek csapdába, a felhők képződését kutatják, hogy segítsék az éghajlatváltozás elleni küzdelmet. A szervezet iránti érdeklődés talán soha nem volt ekkora, és ez népszerű műveknek, többek közt Dan Brown Angyalok és démonok című könyve filmfeldolgozásának is köszönhető. Rolf-Dieter Heuer azonban örül annak, hogy a populáris kultúra is felfedezte magának a CERN-t.

“A CERN nem csak a nagy hadronütköztetőből (LHC) áll” – hangoztatta. “Más fontos kutatási projektek azonban túl kevés figyelmet kapnak. Példa erre az antianyag körüli kutatás. Ha az anyag és az antianyag összetalálkozik, kioltja egymást. Épp ezért nagyon nehéz hosszabb ideig tárolni az antianyagot. Kutatóinknak ugyanakkor sikerült antihidrogént előállítaniuk, és majd’ ezer másodpercre csapdába ejtettek csaknem háromszáz antiatomot” – nyilatkozta a Die Welt című német lapnak a főigazgató. Bár laikusok számára ez viszonylag rövid időnek tűnhet, a tudós szerint ez mestermunka.

A CERN szakemberei ezt az időtartamot akarják felhasználni arra, hogy tanulmányozzák az antihidrogén viselkedését. “Fontos kérdésre kell választ találni, mégpedig arra hogy az antihidrogén ugyanúgy viselkedik-e mint a hagyományos hidrogén” – magyarázta. A tudósok egyelőre csak feltételezik, hogy az antihidrogén jellegzetességei árnyalatnyilag eltérők a hidrogénétől. A kísérletek azonban bebizonyíthatják, hogy ez nincs így. “Ezt teszi olyan izgalmassá a dolgot” – magyarázta lelkesen Rolf-Dieter Heuer.

Sci-fi írók már rég felfedezték maguknak az antianyagot, e szó hallatán sokaknak az Enterprise, esetleg a Star Trek más csillaghajóinak térhajtóműve, vagy éppen az illuminátusok szuperbombája jut eszébe. Bár ezek a dolgok valóban pusztán a fantázia szüleményei, az antianyag nagyon is hasznos lehet. Valójában már most az – világított rá a főigazgató. “A kórházakban mindennapos a pozitron emissziós tomográfia (PET), ehhez pedig antianyag is kell. De hát ebben nincs semmi titokzatos” – mondta.

Tom Hanks és az antianyag-kutatás

Heuer mindazonáltal örül a CERN növekvő népszerűségének, a szervezet még azt is lehetővé tette, hogy a Tom Hanks főszereplésével készült Angyalok és démonok című film egyes jeleneteit a kutatóközpontban forgassák. “Mindez rendben van, amíg világosan felismerhető a határ valóság és fikció közt. Az a film biztosan nem ártott a CERN-nek, sőt csak növelte az antianyag-kutatás iránti érdeklődést. Mi pedig az újságok tudományos rovata mellett bekerültünk színesebb oldalakra is. Persze ugyanez igaz a nagy hadronütköztetőre is” – lelkesedett.

A tudomány világán kívül is népszerű főigazgatót még az sem bosszantotta fel, hogy az LHC-ben sokan a világvégét látják. A hadronütköztetőben elvégre fekete lyukak keletkeznek, amelyek majd elnyelik az egész bolygót – hányták a kutatók szemére. “Ez az érdeklődés mind a mai napig jó értelemben vett kíváncsiságot szült. Évente csaknem négyszáz újságíró látogat el hozzánk, nagyon szorosan követik, amit csinálunk. És ez így jó. Ha valahol előadást tartok az LHC-ről, a termek zsúfolásig megtelnek. Az emberek érzik, milyen fontos ez a kutatás. Nagy kérdésekről van szó, hogy mégis honnan jövünk, miként keletkeztek a dolgok, hová fejlődik a világ? Az LHC révén pedig válaszokat kaphatunk” – fejtette ki.

Nagy érdeklődés kíséri a CERN felhőkísérleteit is. A szervezet azt kutatja, miként képződnek a felhők. Sokan abban bíznak, az eredmények a globális éghajlatváltozás jobb megértését szolgálják majd. A felhőképződésre sok minden, egyebek közt a hőmérséklet, a páratartalom, a szennyezések, de még a kozmikus sugárzás is hatással van a természetben – magyarázta Heuer.

A felhőkísérletek célja, hogy vizsgálják a kozmikus sugárzás felhőképződésre gyakorolt hatását. Az ehhez használt sugárzás a részecskegyorsítóból származik. Egy kísérleti szobában pedig azt kutatják, miként függ a cseppképződés a sugárzástól és a lebegtetett hordaléktól. Az eredményeket hamarosan közzéteszik. “Arra kértem a kollegákat, egyértelműen mutassák be a szerzett információkat, de ne értelmezzék őket. Ezzel ugyanis azonnal a klímaváltozásról szóló vita politikai arénájába kerülne az ember. Egyértelművé kell tenni, hogy a kozmikus sugárzás csak egy a sok tényező közül” – magyarázta a főigazgató.

A CERN-ben a legfontosabb talány, ami válaszra vár, mégiscsak a Higgs-bozon ügye. “Legkésőbb két éven belül választ kapunk a shakespeare-i kérdésre a Higgs-részecskével kapcsolatban, miszerint lenni, vagy nem lenni?” – bizakodott Rolf-Dieter Heuer.

Az LHC-vel zajló kísérletek olyan sikeresek voltak az elmúlt évben, hogy a tudósok úgy döntöttek, 2012-ben nem állítják le a szerkezetet javítási munkálatokra. “A részecskegyorsító csak félgőzzel üzemel, de néhány fejlesztés után teljes erővel mehet majd. A Higgs-bozon létezésének rejtélyét azonban a jelenlegi körülmények között is tisztázni tudjuk” – mondta. Persze azért szükség lesz a nagyobb energiára is. “Ha meg is találjuk a Higgs-részecskét, akkor is csak az univerzum öt százalékát értettük meg. Az általunk ismert anyag mindössze parányi elem a világmindenség energiaháztartásában” – mutatott rá a tudós.

Heuer szerint előbb-utóbb szükség lesz egy új részecskegyorsítóra, de az nem feltétlenül lesz majd erősebb. Fontosabb, hogy más szemszögből engedjen bepillantást ugyanazokba a fizikai folyamatokba. “Jelenlegi ismereteinket az elektron- és a protongyorsítóknak köszönhetjük. Meg vagyok győződve arról, hogy következő lépésként egy elektron-pozitron gyorsítóra lesz szükségünk ahhoz, hogy teljes képet kapjunk a dolgokról. Egyszerűbben szólva az LHC a felfedezést szolgáló eszköz, a jövőbeni elektron-pozitron gyorsító pedig a precíziós műszer. Mivel az elektronok és a pozitronok egyaránt pontformájú részecskék, a megfelelő gyorsító kevesebb energiával is működőképes lesz. A következő részecskegyorsító mindazonáltal nem kör alakú, hanem lineáris lesz, így nem lesz olyan nagy az energiaveszteség ” – idézte a lap a főigazgatót.

A CERN-t már egy ideje foglalkoztatja az új hadronütköztető, de előbb meg kell vonni az LHC-vel végzett munka mérlegét, mielőtt részletesebb terveket dolgoznak ki az új szerkezetről. “Amikor már tudjuk, milyen energiára van a jövőben szükségünk, csak akkor tehetünk javaslatot, majd megkezdődhet a megfelelő helyszín kiválasztása” – fejtegette, megjegyezve hogy ő természetesen azt pártolná, ha a CERN svájci központjában épülne az új gyorsító.

A döntéstől a megvalósításig azonban legalább 15 év telik majd el – mutatott rá. Csak az építés nyolc évet emészt fel, és a támogatások biztosítása is időigényes.