Kelemen, Klementina
2 °C
7 °C

Vallásos áhítattal a 12500 tonnás szerkezet előtt

2008.10.22. 11:15
Kedden az eredeti tervek szerint megtartották a világ legnagyobb részecskegyorsítója, a Large Hadron Collider (LHC) hivatalos avatóünnepségét, az LHC Inauguration Dayt. A rendezvényt nem napolták el annak ellenére, hogy az LHC éppen áll, amióta szeptemberben pár tonna, mínusz 271 fokos hélium ömlött ki az alagútjába és halasztotta el hónapokkal az első részecskeütközéseket. A rendezvény főleg a CERN leköszönő főigazgatójának szólt, és az ünnepségen mindenki tudott örülni – mi leginkább azért, mert lejuthattunk a föld alá, az LHC egyik detektorához.

Idilli táj zöldell előttünk a svájci-francia határon, a háttérben a Jura-hegység magasodik, amiről a földtörténeti kor kapta a nevét. Állítólag tőlünk délre tiszta időben a Mont Blanc is látszik, de most csak egy drótkerítést látunk, mögötte pedig sztoikusan kérődző teheneket. A tehenek alatt száz méter mélyen viszont a világ legizgalmasabb alagútja húzódik: a legnagyobb részecskegyorsító, az LHC 27 kilométer kerületű körgyűrűje, amiben most protonnyaláboknak kellene egymásnak száguldaniuk majdnem fénysebességgel, és a részecskeütközéseknek olyan energiakoncentrációt kellene produkálniuk, amilyet ellenőrzött körülmények között még soha nem sikerült előállítani. De az alagutak csendesek, és ez a mi szerencsénk.

Ami ugyanis pech az elméleti fizikusoknak, az mi tagadás, jól jön a sajtónak: szeptember 19-én egy komoly üzemzavar miatt leállt a részecskegyorsító, és legalább fél évvel el kellett halasztani az október 21-i avatóünnepségre tervezett első részecskeütközéseket. Csakis ezért mehetünk le az ünnepség előtt az LHC föld alatti alagútjába, illetve egyik detektorához (vagyis az ütközéseket mérő műszeregyütteséhez), a CMS-hez. Ha a gyorsító éppen működne, a protonnyalábok keltette radioaktív sugárzás miatt csak a felszínen zajló eseményekben vehetnénk részt.

Aprócska, tízmilliós malőr

Hogy mi az LHC és mire jó, azt már több cikkben megírtuk, legutóbb akkor, amikor szeptember 10-én beindult a részecskegyorsító (az LHC első munkanapja tehát még nem a hivatalos megnyitó volt). Röviden annyi a lényeg, hogy a részecskegyorsítókban laboratóriumi körülmények között tudnak előállítani olyan nagy energiájú, a részecskefizika szempontjából fontos eseményeket és állapotokat, amelyeket megfigyelve tökéletesíteni lehet (vagy éppen el lehet vetni) a létező fizikai modelleket, illetve általuk jobban megismerhetjük a világegyetemnek azt a 96 százalékát, amiről egyelőre nincs sok fogalmunk.

Képek az LHC-ról

Ezt már sokszor hallhattuk, a szeptember 19-i malőrről viszont eddig eléggé szűkszavúan nyilatkoztak a CERN (a részecskefizikai kutatásokért felelős európai hivatal) illetékesei. Miközben azonban a magyar delegációval – Molnár Károly kutatás-fejlesztésért felelős tárca nélküli miniszter, Csopaki Gyula, az NKTH nemrég kinevezett elnöke, valamint a KFKI RMKI, a debreceni ATOMKI, a Debreceni Egyetem Kísérleti Fizika Tanszéke és az ELTE Atomfizikai Tanszék meghívott fizikusai – liftezem a mélybe, megtudom a részleteket a leállást okozó eseménysorról. Mindenki erről beszél most, mert a CERN csak pár napja adta ki a baleset jegyzőkönyvét, az irománynak pedig az lehetne a tanulsága, hogy máskor jól verd be a patkószeget.

Az egész egy rossz forrasztással kezdődött, két mágneselem találkozásánál a vezérlő elektronika két vezetéke nem volt jól összeillesztve. Ilyen apróság is tud műszaki armageddont okozni egy négymilliárd euróért (munkabérekkel együtt hatmilliárd) felépített részecskegyorsítóban: a vezetéken megnőtt az ellenállás, ami végül egy 8,7 kiloamperes elektromos ívet eredményezett. A kisülés kilyukasztotta a mágneselem hűtéséért felelős csövet, amiben szuperfolyékony, mínusz 271 fokos hélium cirkulált. A kiömlő héliummal nem bírt el a túlfolyó szelep, a hélium a vákuumkamrába is befolyt, és olyan erők szabadultak el, amiknek már nevet kellene adni, mint a hurrikánoknak. A veszteséglista 29 mágneselem (ebből 24 szupravezető dipólmágnes, amiből 1200 található az LHC-ben, és aminek darabja félmillió svájci frank) és hat tonna drága, szuperfolyékony hélium. A kár tehát milliós, de inkább tízmilliós nagyságrendű, és nem forintban. Jellemző azonban a CERN vezetőire, hogy nem felelősöket kerestek – nem hulltak fejek, és senkit nem küldtek Szibériába –, hanem megoldást. Valahogy mindenki természetesnek vette, hogy egy ekkora rendszernél, mint az LHC, amit több ezer, nagyon lelkes ember épített és működtetett, becsúszhat egy ilyen gikszer.

Bár a CERN illetékesei szinte azonnal megkezdték a pótalkatrészek tesztelését és a hiba helyreállítását, az LHC-t több hónapra le kellett állítani (legkorábban május-június környékén tudják majd beindítani). Nemcsak azért, mert a lehűtött mágneseket fel kell melegíteni a szereléshez, majd az egész rendszert megint vissza kell hűteni (ez összesen tíz hétbe telik), hanem azért is, mert télen tervszerű karbantartási munkákat végeznek, és mert újabb tesztekkel szeretnék elejét venni annak, hogy még egyszer ilyen mértékű üzemzavar történhessen. A baleset pikantériája ugyanis, hogy éppen a hibás elemet tartalmazó nyolcas szektorban nem végeztek terheléses tesztet az indulás előtt. A nyolc szektor közül az összes többiben megvolt a teszt, a nyolcadikra már nem jutott idő. Persze ha tesztelték volna a nyolcadik szektort is, bekövetkezett volna a baleset, és akkor nem indulhatott volna el szeptember 10-én a gyorsító, nem mutathatta volna meg, milyen példásan is tud működni kisebb energiaszinteken, és akkor nem egy már működő gyorsítóban történik az üzemzavar, bizonyára lemondják az avatóünnepséget is, és én nem lennék a legnagyobb magyar fizikuskoponyákkal egy liftbe zárva úton a CMS detektor felé.

Képek az LHC-ról

A legmasszívabb hagyma

Techrovatos újságíró csak empátiát érezhet az LHC-t ért mérnöki tragédiát hallva, de minden együttérzésemet elfelejtem, amikor fölém magasodik a Compact Muon Solenoid, vagyis a CMS. Templomi áhítat fog el, amiért eltörpülhetek a valaha készült talán legnagyobb műszer mellett. A húsz méter széles, tizenöt méter magas, 12500 tonnás szerkezet (összehasonlításul: az Eiffel-torony csak 7000 tonna) masszív, mint egy feltörhetetlen széf. És réteges, mint egy hagyma (vagy mint Shrek). Ez éppen nem látszik, mert a detektor záróelemei már a helyükön vannak, de valahol belül egymást fedik a kaloriméterek és müonkamrák: mindegyik réteg másra figyel, hogy az ütközésekben keletkező részecskék ne lóghassanak meg az adatok elemzését végző fizikusok elől.

A hivatalos adatok szerint 542 millió svájci frankért épült detektor ("inkább 800 millió volt az", jegyzi meg egy fizikus a tömegből) háromezer kutató kollaborációjának az eredménye, és magyarok is kivették a részüket több réteg készítéséből, de az egyik legfontosabb elemet is ők konstruálták. "Ez a detektor olyan, mint egy hordó, a hordót pedig kétoldalt egy-egy dugó zárja le" – magyarázza az RMKI-s Vesztergombi György, a CMS kísérlet egyik vezetője. "Itt jönnek ki a legnagyobb energiájú részecskék, és itt van a legnagyobb radioaktív sugárzás. Ilyen körülményeket figyelembe véve milliónyi kvarcszálat kellett befűzni a kétméteres dugóba, és ezt a feladatot magyar mérnökök oldották meg."

Ha újra beindul az LHC, a fénysebesség 99,9998 százalékával száguldó protonnyalábok másodpercenként több tízmillió ütközést fognak produkálni a CMS-ben. A keletkező részecskék között leginkább a Higgs-bozonra fognak vadászni. E részecske létezését névadója, Peter Higgs már a hatvanas években megjósolta, és két szempontból is fontos a fizikusoknak. Egyrészt azért, mert vele teljes lehet a részecskefizika standard modellje, vagyis a négy ismert kölcsönhatás közül hármat (az elektromágnesest, valamint a részecskék közti erős és gyenge kölcsönhatást) egyesítő modell, másrészt azért, mert a feltételezések szerint valamilyen misztikus módon ez a bozon ad tömeget a többi részecskének. Szóval őt szidják, ha a fürdőszobamérleg többet mutat, mint kellene.

A CMS-nél nagyjából tíz percet időzhetünk, aztán már terelnek is tovább bennünket, mert érkezik a következő delegáció. Kicsit arrébb megcsodálhatjuk még az LHC alagútjának azt a szakaszát, ahol a nyalábokat vezető csövek befutnak a detektorba. Ez egy egyenes szakasz, mint ahogy az LHC gyűrűjében több egyenes szakasz is található (ezeken tudják gyorsítani a nyalábokat), de nagyjából száz méterrel arrébb már felsejlik az alagút kanyarulata a kékre festett dipól mágneselemekkel. A detektor előtt nincs mágnes, a két nyalábot vezető cső picinek és törékenynek látszik így, de azért kicsit félek, amikor megérintem.

Részecskekaják Aymar egészségére

A bemutató és néhány biztonsági ellenőrzés után (több államfő és miniszter is részt vesz a rendezvényen) kezdődik az avatóünnepség, de a show-t addigra már ellopta a CMS látványa. Az ünneplés mégis jár, és elsősorban Robert Aymarnak, a CERN leköszönő főigazgatójának jár. Ő volt az, aki tető alá hozta az LHC-t, ezért amikor a szeptemberi üzemzavar után felvetődött, hogy elhalasszák-e az Inauguration Dayt, minden kontribútor azt mondta, hogy ne, mert Aymar megérdemel egy tisztességes méltatást. Sorra járulnak is a főigazgató elé a miniszterek és gratulálnak neki, majd felhangzik a Fatboy Slim Right here, right now című száma, és Aymar a mikrofonhoz lép.

Beszédében nem titkolja, hogy nagyon csalódott az üzemzavar miatt, de kiemeli a CERN dolgozóinak reakcióját, amiért azonnal elkezdték gőzerővel kutatni, mi okozta a malőrt és hogyan. "Ez nem visszatérő hiba volt, hanem olyan hiba, ami többet nem fordul elő" – mondja, és pozitív végszóval köszön el. Az LHC projektvezetője, Lyndon Evans és néhány miniszter követik őt a pódiumon, mindenkinek van egy jó szava Aymarhoz. Az idén 54 éves CERN vezetését egyébként januártól a nyáron Magyarországon járt Rolf-Dieter Heuer veszi át.

Mivel az LHC ütközéseit nem tudják prezentálni, a felszólalók után a szervezők egy koncerttel szórakoztatják az összegyűlteket. Frans Lanting, a National Geogaphic nagyszerű fotósának képei villannak fel, miközben egy filharmonikus zenekar játssza Philip Glass egyik művét. Ezután egy hangárszerű szerelőcsarnokba tessékelnek bennünket, ahol egy kiállításon megnézhetjük az LHC alkatrészeit és fogyaszthatunk a "molekuláris gasztronómia" fantázianevű, nyilvánvalóan az elemi részecskékre reflektáló büfében. Jelentem, a rántott proton nagyon finom kvarkpürével, csak az adagok elég kicsik.

Nem titok, hogy már vannak tervek arra, milyen lehetne az LHC utóda, a következő legnagyobb részecskegyorsító. Magyarország nagyjából kétmilliárd forintot költ el nemzetközi k+f projektek tagdíjára, és ebből bő egymilliárd az LHC-re megy el, mondja Molnár miniszter, de cserében rengeteg diák és kutató dolgozhat a részecskegyorsítóban. "Hasonló feltételekkel szerintem a kormány be fog szállni a következő gyorsítóba is" – fogalmaz a miniszter.

Bedobunk még egy elektronsalátát, aztán a magyar delegációhoz csapódva távozunk. LHC-túránk második napján visszatérünk majd a Jura-hegység teheneihez, és meglátogatunk egy másik detektort is.