Egy évre leállítják az LHC-t

Még bő másfél évig működni fog az európai részecskefizikai kutatások intézete, a CERN által épített működtetett részecskegyorsító, a Large Hadron Collider (LHC), aztán egy évre leállítják az óriási szerkezetet. Erről az LHC technikai igazgatója, Steve Myers beszélt a BBC-nek, az igazgató konstrukciós hibákat is említett.

Önmaga prototípusa

A svájci-francia határon a föld alatt megépített LHC-t 2008 szeptemberében indították be, de néhány napos működés után le kellett állítani egy súlyos üzemzavar miatt: amikor növelni kezdték a gyorsítóban az energiaszintet, két mágneselem forrasztásánál szivárogni kezdett a szupravezetés előidézéséhez szükséges, mínusz 271 Celsium-fokos hélium. Ez olyan láncreakciót eredményezett, ami több tucat mágneselemet megrongált, és hat tonna szuperfolyékony – és igen drága – hélium is elfolyt. A sérült elemek javítása és a biztonsági rendszer kibővítése 14 hónapig tartott és körülbelül negyvenmillió svájci frankba (nagyjából 7,5 milliárd forint) került.

Mint Myers elmondta, talán még több emberrel és szigorúbb minőségi kontrollal elkerülhető lett volna a 2008-as üzemzavar, de utólag már úgy látják, akkor is konstrukciós hiba okozott galibát. „Az LHC önmaga prototípusa, technológiánk korlátait toljuk ki” – fogalmazott Myers, utalva arra, hogy a részecskegyorsító olyan energiaszinten működik, amire korábban még soha nem volt példa.

14 TeV az álomhatár

A korábbi leállás után 2009 novemberében indították újra az LHC-t, és az első kísérletekben két hónapig gyűjtötték az adatokat. A részecskegyorsító 27 kilométer kerületű gyűrűjében decemberben protonokat ütköztettek, és elérték a 2,36 teraelektronvoltos (TeV, a Joule-lal ekvivalens energiamértékegység) szintet – ezzel megdőlt a korábbi rekord, amit a Fermilab Chicago melletti gyorsítója, a Tevatron tartott 1,96 TeV-vel. A 2,36 TeV-en produkált ütközések első eredményét magyar fizikusok vezetésével publikálták.

Ezután rövid karbantartásra megint leállt az LHC, és néhány hete, február végén indult újra. A terv 2010-re a 7 TeV-es energiaszint elérése, és 2011-ben is ezt az értéket szeretnék tartani. Az LHC tervezett csúcsenergiája azonban ennek éppen a duplája, 14 TeV, és a CERN szakemberei úgy látják, hogy ez csak akkor érhető el biztonságosan, ha egy évre leállítják, és kijavítják azokat a megoldásokat, amik előre nem látható tervezési hibának bizonyultak. 2012-ben tehát nem fog működni az LHC, és 2013-nál előbb biztosan nem fogja elérni a csúcsenergiáját.

Bozonhajsza, plazmavadászat

Az LHC kísérleteinek fő célja a titokzatos Higgs-bozon megtalálása, a kutatók szerint a nagy energiakoncentrációjú ütközésekben felfedezhetők lesznek e részecske létezését igazoló jelek. Az isteni részecskének is nevezett Higgs-bozon létezését névadója, a skót Peter Higgs jósolta meg 1964-ben. A tudós azt akarta megmagyarázni, hová tűnik el a tömeg, amikor az anyag egyre kisebb atomon belüli részecskékké törik szét. Feltételezése szerint az ősrobbanás pillanatában tömeg nélküli volt az anyag, majd hirtelen tömeget nyert egy mezőnek köszönhetően. Ezt az azóta Higgs-mezőnek nevezett jelenséget a feltételezett Higgs-bozon közvetíti, ez az elemi részecske ad tömeget a többi részecskének.

A részecskefizika standard modelljéből, vagyis a négy alapvető fizikai kölcsönhatásból hármat – az elektromágneses, az erős és a gyenge kölcsönhatást – egyesítő modellből nagyon hiányzik a Higgs-bozon, ha megismernénk a pontos jellemzőit, új lendületet kapna a kvantumfizika.

A protonok mellett ólomionokat is fognak ütköztetni a gyorsítóban (a tervek szerint először idén év végén egy hónapig). A fizikusok azt remélik, hogy így néhány pillanatig előállíthatják a kvark-gluon plazmát, vagyis az univerzum keletkezésekor nagyon rövid ideig létező forró ősanyagot, amiből a világegyetem lehűlésével „kifagytak” az ismert részecskék.