
Az ősrobbanás csak pukkanás volt az ELTE kutatói szerint
További Tudomány cikkek
-
Földi talajbaktériumok alkalmazásával indulhat meg az építkezés a Holdon
- Veszélyeztetett teknősök jöttek világra a Philadelphiai Állatkertben
- Néhány évtized múlva már egzotikum lesz, ha valakinek van testvére
- Kiderítették a tudósok, mi okozhatta Tutanhamon fáraó halálát
- Kutatók kiderítették, mi lassítja le az öregedést
Szerénynek tűnő, értelmes tudósarcok vesznek körül, egyikük angyali türelemmel magyarázza, miről szól az a cikk, amit elküldtek az Indexnek. Nyugtatgatom magam, hogy nem az én készülékemben van a hiba, elvégre az írás pontos címe "A kvantum-színdinamikai átmenet rendje a részecskefizika standard modelljének jóslataként" – aki ezt hosszas előtanulmányok nélkül megérti, az vagy zseni vagy fizikus. Esetleg mindkettő egyszerre.
A cikk az egyik legnagyobb presztízsű tudományos folyóiratban, a Nature-ben jelent meg még októberben, négy magyar és egy japán szerzőtől. A tanszék kutatói, Fodor Zoltán professzor, Katz Sándor tanársegéd, Endrődi Gergely diplomamunkás fizikus hallgató és a doktorandusz Szabó Kálmán a német Wuppertali Egyetem kutatójával, Jaszumicsi Aokival adták közre bő egy éve indult kutatásuk eredményét. Az írás alaposan felkavarta a tudományos életet, de hogy megértsük, miért, ahhoz meg kell ismerkednünk a kvarkokkal és a gluonokkal.
Raiders of the lost kvark
A kvarkok a protonokat és neutronokat is alkotó elemi részecskék, a gluonok pedig a kvarkok közti kölcsönhatást közvetítő részecskék. A kvarkok furcsaságai közül csak az első, hogy minél távolabb vannak egymástól, annál erősebb köztük ez a kölcsönhatás. A másik jellemzőjük, amit hétköznapi elmével nehéz rögtön megérteni, a színük. Bár az elemi részecskék tudománya, a kvantumfizika megkülönböztet egymástól kék, piros és zöld kvarkokat, a színt olyasféle tulajdonságként kell értelmezni, mint az elektromos töltést. A színek felosztása logikus, a piros, a kék és a zöld együtt kiadja a semleges állapotot, a fehért. Hogy még cifrább legyen a helyzet, a színeknek is megvan az ellenpárjuk, így a háromféle kvark mellett három antikvarkot is számon tart a kvantumfizika.
Így már más értelmet nyer a cikk címében szereplő kvantum-színdinamika szóban a "szín": ez a résztudomány a kvarkok és az általuk felépített többi részecske közötti kölcsönhatást vizsgálja. Szinonimája a kvantumkromodinamika, ami nemcsak azért jó, mert scrabble-ben tarolni lehet vele, hanem azért is, mert elfogadott rövidítése a QCD, ami megspórol némi munkát a nem leütésre fizetett újságírónak. A QCD egyik legnagyobb kérdése pedig nem kevesebb, mint az, hogy hogyan keletkezett az ismert világegyetem.
Átmeneti problémák
Katz Sándor egy példával próbálja érzékletesebbé tenni a kérdést. Ha a vizet felforraljuk, buborékok keletkeznek, és a víz gőz formájában távozik. Ebben a kétfázisú – sűrű víz, híg gőz – rendszerben a sűrűség hirtelen ugrik egyik fázisból a másikba, ezt nevezzük elsőrendű fázisátmenetnek. Ha azonban a vizet nagyon összenyomnánk, és úgy melegítenénk, a sűrű állapotból folytonosan menne át hígba – ez a fajta fázisátmenet a crossover. Ha grafikonon ábrázolnánk, ez utóbbi egy szépen követhető, extrém magas csúccsal nem rendelkező görbe lenne, míg az elsőrendű fázisátmenet grafikonjában hatalmas ugrás jelentkezne az átmenet helyén.

A kutatók által feltett kérdés – akárcsak Douglas Adams művében – a Nagy Bumm atomi vektoraira vonatkozott: arra voltak kíváncsiak, hogy a korai világegyetemben lezajlott fázisátmenet crossover típusú volt vagy elsőrendű? Az univerzum ugyanis kezdetben egyetlen nagy kvark-gluon plazma volt, ahol a részecskék – mivel igen közel voltak egymáshoz – szabadok voltak. A világegyetem ebből a Fodor professzor által melegnek nevezett fázisból valamikor átment hidegbe, vagyis a szabad kvarkok összeálltak bonyolultabb részecskékké, például protonokká és neutronokká. "A maga szemüvegét is ezek alkotják most" – rángat vissza a jelenbe a professzor.
Ez a folyamat az, amit ma ősrobbanásként ismerünk, és amiről a kvantumfizikusok sokáig úgy sejtették, hogy elsőrendű fázisátmenetként történt. Később egyre többen kezdtek kételkedni ebben, de az ELTE kutatóinak sikerült először igazolniuk, hogy az átmenet valójában crossoverként zajlott – vagyis a robbanás inkább egy hosszabb, de halkabb pukkanás volt. A bizonyításhoz a tudósok sütnivalója mellett kellett egy Bölcs Elme és rengeteg idő.
Görbe utakon
A kutatók végigvezetnek a felfedezés egyik helyszínén – a teremben körülbelül 50 pécé lehet. "Ezek spécibb gépek, nVidia videokártyákkal" - mondja Katz úr, bár nem értjük, hogy mi jelentősége van a videokártyakérdésnek ebben a nagy lebegőpontos hadműveletben. "A pincében még nagyjából 320 gépünk van, a Wuppertali Egyetemen pedig közel 1200 pécé vett részt a számításokban." A hűtőventillátorok zúgókórusában szinte érzem a számítógéprendszer másfél-két teraflopsos megveszekedett erejét (a flops a másodpercenként elvégzett lebegőpontos művelet számát mutatja), és nagyjából ez az a pillanat, amikor eszembe jut a galaxis útikalauzos hasonlat.


A géppark ismeretében őszintén megdöbbenek, amikor a kutatók elmondják, hogy a masináknak csupán két számot adtak meg, és a gépek azokkal számolgattak egy évig. Az input két részecske, a kaon és a pion tömege volt, az előbbi a proton tömegének közel fele, az utóbbi pedig nagyjából egyhatoda (mindkét részecske egy kvarkból és egy antikvarkból áll). A tudósok a kvantumfizika igen bonyolult, e cikkben terjedelmi okokból sem részletezhető egyenleteit engedték rá a számokra, és többféle feltétel mellett keresték a választ az univerzumban lezajlott átmenet minőségére.
A legfontosabb feltétel talán a vizsgált közeg, vagy ahogy a kutatók fogalmaznak, "doboz" mérete. Az elsőrendű fázisátmenet jellemzője ugyanis, hogy eltérő dobozméretnél más a már említett grafikon csúcsa, végtelen méretű doboznál pedig végtelen a csúcs. A magyar fizikusoknak minden esetben ugyanaz a - nem túl magas csúccsal rendelkező - görbe jött ki, így jutottak arra a következtetésre, hogy az ősrobbanás crossover folyamat volt. A kutatók négy különböző felbontásban és más részecskékkel számolva is ezt az eredményt kapták. Azóta meghatározták az átmenet abszolút skáláját is, és azt, hogy hány Celsius fokon ment végbe az átmenet (körülbelül 10 a tizenkettediken, azaz 1000 milliárd Celsius fok).

Célravezető egyszerűség
"Ez eddig senkinek nem sikerült, bár sokan próbálkoztak vele" – büszkélkedik Fodor professzor. "Akadnak hadseregnyi csoportok, akik sokkal nagyobb gépparkkal rendelkeznek, mint mi. Az amerikai Brookhaveni Egyetem, a New York-i Columbia Egyetem, a németországi Bielefeldi Egyetem és a japán Riken intézet közös csapata ilyen, mégsem sikerült nekik két különböző felbontásnál tovább számolniuk."
Az ellentmondás feloldásához a kutató egy újabb párhuzamot hív segítségül. "Egy autó sebességét ki tudom számolni úgy, hogy két pontban megmérem a helyét és az időt, és végzek egy egyszerű osztást. Ha azonban ez az autó közben gyorsult, nem elég pontos a mérésem. A pontosításra egy lehetőség, hogy a kettő pont mellé fölveszünk még egy korábbi és későbbi időpontot is és a több pontból pontosabban tudjuk kiszámolni a sebességet. A másik lehetőség, hogy maradunk a két pontnál, de közelebbi időpontokban mérünk. Ez utóbbi volt a mi trükkünk: nem akartunk olyan sok helyen mérni, mint a többi tudóscsoport."
A számításnál használt kvantumfizikai egyenletek megoldása ugyanis a finomítások függvényében egyre több időt igényel, ráadásul hatványozottan. Ha például a kutatók megduplázzák egy rácsállandó finomságát, 8192-szeresére növelik a számoláshoz szükséges gépidőt. Éppen ezért az ELTE fizikusai több helyen egyszerűsítettek, így juthattak sokkal tovább, mint a jóval nagyobb gépparkkal rendelkező brookhaveni csoport. Kaptak is tőlük komolyabb támadásokat, de ennek ellenére a tudományos világ rögtön elfogadta a magyar felfedezést, a cikk elé pedig nem kisebb ember írt méltató bevezetőt, mint Frank Wilczek.
Nobelt is érhet
Wilczek két kollégájával együtt 2004-ben kapta meg a fizikai Nobel-díjat. Azzal érdemelte ki a legrangosabb tudományos elismerést, hogy felfedezte és leírta a cikk elején említett furcsa kölcsönhatást a kvarkok között. Amikor azt firtatom az ELTE kutatóinál, hogy nekik nem fordult-e meg a fejükben, hogy az ő eredményükben is benne lehet egy Nobel-díj, csak annyit mondanak: "nem lehet kizárni", és kerülik a tekintetemet.
Gyorsan témát váltok, és megkérdezem, mi lehet a felfedezés gyakorlati haszna - nagyobbat nem is hibázhatnék egy elméleti tanszéken. Fodor professzor előveszi azt a modorát, amit elképzelésem szerint a vizsgán megbukott diákoknak tartogat, és visszakérdez, mi volt a gyakorlati haszna annak, amikor Maxwell az elektromossággal játszadozott. "Látja, mégis abból született az a négy egyenlet, amin mai civilizációnk jelentős része alapul." - tesz helyre a kutató.
"Hosszú távon nem látjuk, mi a haszna. Rövid távon nyilvánvalóan az, hogy megismerjük az univerzum történéseit, és ne feledkezzünk el a kutatáshoz kapcsolódó egyéb felfedezésekről sem. A részecskefizika rengeteg mindent adott a világnak a mikrohullámú sütőtől a különböző számítógépes eljárásokig. Sőt, az internet is egy kvantumfizikai kutatóintézetben született. Nélkülünk az Önök újsága nem is létezhetne." - adja meg Fodor a kegyelemdöfést.
Zavartan megigazítom a szemüvegemet alkotó kvarkokat, és próbálok megsemmisülni, de elemi részecskéim nem akarnak szabad állapotba kerülni. Hiába, régen volt már az a crossover. Ha már összemenni nem tudok, tágulok, legalábbis a tanszékről. Az ELTE északi tömbjénél egy üvegfal mögött megpillantom az első magyar részecskegyorsítót, és elmormolok egy halk imát a netes pornóképekért. Otthon leveszem a polcról a Galaxis útikalauzt. Ideje újraolvasni.

Az oldalról ajánljuk
- Kultúr
Sir Schiff András: Donald Trump és csapata tönkre fogja tenni a világot
Exkluzív interjú a világhírű zongoraművésszel.
április 3., 07:30
- Külföld
Orbán Viktor is segített, megmenekült Dodik az Interpol elfogatóparancsától
A bosnyák politikus Moszkvát is megjárta.
április 3., 07:34
- Külföld
Kibertámadás érte a lengyel miniszterelnök pártját, Donald Tusk szerint „Kelet felől” jött
Úgy véli, hogy „elkezdődött a külföldi beavatkozás a választásokba”.
április 3., 08:15
- Futball
Az Újpest edzője szerint a klublegendák meggyalázása csak pluszmotivációt jelent a hétvégi derbire
Vasárnap este ismét összecsap az FTC-vel a lila-fehér együttes.
április 3., 08:59
- Gazdaság
Nagy a baj: Szlovákiában hamarosan katonák járőröznek
Ha most nem sikerül feltartóztatni a vírust, összeurópai problémával nézhetünk szembe.
április 3., 09:30
- Belföld
Lázár János: Engem el lehet számoltatni, Orbán Viktort is
Szerinte túl kevés figyelmet kapott a MÁV az előző és a jelenlegi kormánytól is.
április 3., 09:35
- Kultúr
Megcáfolhatatlan érveket találtak Izraelben az „Armageddonra”
Olyan háború dúlt, amit a Bibliában is megírtak.
április 3., 08:17
- Külföld
Sokat segít Donald Trump és Orbán Viktor jó viszonya az amerikai–magyar kapcsolatokban
Robert Palladino ügyvivő amerikai nagykövet szerint ez a jó politikai kapcsolat alsóbb szinteken is megjelenik a két ország között.
7 perce
- Gazdaság
Ez nem egy baráti tett, Donald Trump vámjai bántalmazóak – így reagált a világ az Egyesült Államok vámtarifáira
Kína ellenlépéseket ígért.
április 3., 08:43
- Futball
A Manchester City sztárja kilenc hónapos korában meghalt öccsének ajánlotta gólját
A középpályás 16 hónap után volt ismét eredményes a bajnokságban.
április 3., 09:37
- Belföld
Megérkezett Budapestre az izraeli kormányfő
Szalay-Bobrovniczky Kristóf fogadta a reptéren.
április 3., 06:38
- Futball
José Mourinho tettleg inzultálta az ellenfél edzőjét
Alattomos orrcsavarás a portugál szakember legújabb csínytevése.
április 3., 07:02
- Külföld
„Franciaország és Európa mindenekelőtt” – jelszóval bojkottálják az amerikai termékeket
Az USA iránti lelkesedésüket Trump is lelohasztotta, aki 200 százalékos vámmal sújtaná az Európából származó bort és pezsgőt.
április 3., 09:37
- Külföld
Az Egyesült Államok 20 százalékos importvámot vezet be az Európai Unióval szemben
Eljött a „felszabadulás napja”.
április 3., 00:35
- Külföld
Von der Leyen üzent Trumpnak: Ha egyvalakit megtámadnak közülünk, az mindannyiunk elleni támadás
Az EU ellenintézkedéseket tervez.
április 3., 07:06
- Gazdaság
A SPAR-vezér szerint a kereskedelmi lánc csak május végéig bírja az árrésstopot
Heiszler Gabriella szerint Győrből már Szlovákiába járnak vásárolni az emberek.
április 3., 06:08
- Belföld
Magyarország kilép a Nemzetközi Büntetőbíróságból
A felmondási eljárást csütörtökön kezdeményezik.
április 3., 09:54
- Kultúr
Világhírű írók fordultak a kormányukhoz, többszörösen meglopták őket
Dávid és Góliát viadalra készülnek.
április 3., 06:14
- Külföld
Így fog kinézni a NATO, ha Amerika rájuk csapja az ajtót
Három dologra van szüksége Európának a túléléséhez.
április 3., 06:13
- Gazdaság
Egy törvényjavaslat szerint 500 százalékos vámokkal büntetné az Egyesült Államok az orosz gázt vásárló országokat
Szijjártó Péter korábban azt mondta, orosz olaj nélkül nem élné túl Magyarország.
április 3., 06:12
- Belföld
Orbán Viktor: Érdemes elgondolkodnunk azon, hogy a jövőben ezt így akarjuk-e folytatni
Több lehetséges verzió is van.
április 3., 06:11
- Belföld
Városi oázissá alakulhat a biodóm
A létesítmény működése veszteséges volt 2024-ben.
április 3., 06:29
- Futball
Szoboszlai nem sok vizet zavart a lakodalma utáni első meccsén
Általában hatosra értékelték honfitársunk játékát az angol lapok.
április 3., 06:33
- Belföld
Fokozatos lehűlés jön, vasárnapra akár mínuszok és hózáporok is érkezhetnek
Estefelé záporeső alakulhat ki, amelyet egyes helyeken viharos széllökések kísérhetnek.
április 3., 06:18
- FOMO
Így lett Rachel Zegler a narcizmus hercegnője és a Disney ellensége
Nem lett boldog vége a modern Hófehérke meséjének.
április 3., 06:16
- Vélemény
Barkóczi Balázs: A történelem vége soha nem érhet véget
Ha egy demokratikus rendszer elég erős, és képes az önkorrekcióra, akkor teret kell engednie a „nép hangjának”.
április 3., 06:16
- Tudomány
Három magyar kutatóintézet is részt vesz az úttörő európai részecskegyorsító-projektben
A projekt teljes kidolgozását egy 74 tudományos intézményből álló konzorcium végezte.
április 3., 06:35
- Belföld
Halálra szúrta édesapját egy 19 éves fiú Istvándiban
A körülmények még tisztázatlanok.
április 3., 09:32