Jolán
7 °C
13 °C
Index - In English In English Eng

Nagy tuning vár az LHC-re

2012.11.30. 20:37
Jövő márciusig még ütköznek a protonok a Nagy Hadronütköztetőben, de aztán bő másfél évre megállnak a hivatalos kísérletek. Ezúttal azonban nem egy váratlan hiba zavarja meg a működést, éppen ellenkezőleg: minden a tervek szerint halad, és azért kell a szünet, hogy a világegyetem keletkezésekor lezajló folyamatokat újra létrehozó és kutató szerkezet bírja majd a 2015-re tervezett kísérletek iramát.

Amikor idén júliusban a CERN kutatói bejelentették, hogy találtak valamit, ami egyelőre úgy tűnik, hogy a híres Higgs-bozon is lehet, még azok is a részecskegyorsítóra figyeltek, akik nem tudják, hogy svájci-francia határon felépült szerkezet a Naprendszer leghidegebb, illetve az univerzum legforróbb pontja is egyben. A csillagközi térben tapasztalható üresség előállítását megkövetelő gép ugyanis akkor működik megfelelően, ha az üzemhőmérséklet mínusz 271 Celsius-fok körül alakul, viszont az ütközésekkor rendkívül rövid időre a Nap belsejében lévő hőség többezerszerese is előáll, éppenm úgy, ahogy az az ősrobbanáskor lehetett.

A 2008-ban átadott részecskegyorsító és -ütköztető jól halad az eredetileg kijelölt célok elérése felé: a Higgs-bozon keresésével és vizsgálatával kapcsolatban legkésőbb március környékén válnak ismertté a végleges eredmények, és ez nagy lökést adhat a szuperszimmetriával, és úgy általában a részecskefizika standard modelljével kapcsolatos vizsgálatoknak is. Kívülállónak talán furcsa is, hogy miért most, az eredmények megjelenésekor áll le az LHC.

Pont így tervezték

„Tervezett leállásról van szó, aminek három, jól körülírható oka is van” – mondja Lévai Péter, a MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont főigazgatója, aki már a kezdetek óta részt vesz az LHC munkálataiban. A szakember elsőként a gyorsító lelkét, a gyorsított részecskéket körpályán tartó eltérítő szupererős mágnesek nagyjavítását említi. „1242 darab ilyen eltérítő dipólmágnes található a rendszerben. Ezeket most szét kell szedni, ki kell tisztítani és újra összerakni, majd az új illesztéseket és hegesztéseket alaposan megvizsgálni.”

Lévai szerint itt a legkisebb piszok is komoly galibát okozhat, és volt már ilyenre példa: az indítást szinte azonnal követő nagy leállás egy ilyen, mindössze 50 nanoohmos ellenállást eredményező szennyezés miatt ütött be. „Apró dolognak tűnik, de ha egy ilyen nanoellenállásra rákapcsolunk hatezer Ampert, az hamar képes túlmelegedni, messze az elfogadhatónak tartott 1,9 Kelvines érték fölé” – mondja Lévai, aki szerint mivel az újraindítás után növelik az LHC teljesítményét, és a 10-12 ezer Amperes áramerősség elérése is cél lesz, az LHC szakemberei a szokottnál is komolyabban veszik a javításnak ezt a szakaszát.

Szintén karbantartási feladatnak tekinthető a gyorsító detektorainak felújítása. A 27 kilométeres gyorsító körívén négy nagy detektor kapott helyet, amiknek legérzékenyebb részét szilíciumlapokból felépített érzékelőpanelek teszik ki. Az ütközésekkor keletkező és szétrepülő részecskék ezekbe ütköznek bele, és a szakemberek az itt hagyott nyomok alapján rekonstruálják a történteket. „A kísérletek idején másodpercenként akár ötvenmillió ütközés is létrejöhetett, így érthető, ha a detektorok egy idő után szó szerint elkopnak” – mondja Lévai. „Egyszerűen elvesznek azok a tulajdonságok, amik alapján a detektálás történik.” Ezek azok az elsődleges detektoradatok, amelyek helyreállításában és kiértékelésében magyar szakemberek is részt vesznek az idén átadott, Csillebércen, a Wigner Fizikai Kutatóközpontban található távfelügyeleti CMS-laborban.

Harmadrészt a leállásnak van egy inkább fejlesztésnek, mintsem felújításnak vagy javításnak mondható része is. „Az ALICE nevű detektorban most működő adatgyűjtőrendszert is le kell cserélnünk, mert a megalkotása óta eltelt hat év alatt akkorát változott az alkalmazható technológia, hogy minőségi ugrást hoz majd az új elektronika” – mondja Lévai. A szakember szerint nagyjából olyan változást érhetünk el, mintha az ezredforduló környékén használt számítógépünk alkatrészeit cserélnénk ki a mostanában a piacon lévő összetevőkre. Azonban a példa azért is jó, mert ez sem menne egyszerűen. Bár a detektorokat eleve hosszabb, 15 éves időtávra tervezték, az ilyen alkatrészcserék idején komoly odafigyelést igényel a régi és az új technika összeillesztése. „Ezért is van az, hogy ha akarjuk, ha nem, a menetrend szerint kell leállnunk, függetlenül attól, hogy épp van-e valami érdekes felfedezés. A szerződések már megköttettek, és elég jelentős összegekről van szó. Ilyenkor nem lehet csak úgy odaszólni ezeknek a cégeknek, hogy bocs, csúsznánk pár hónapot” – fogalmaz Lévai.

És hogy mi lesz a kiszerelt alkatrészekkel? Lévai elmondása alapján többsége az újrafeldolgozóban végzi, és csak bizonyos darabok kerülhetnek a CERN saját múzeumába. Az alkatrészek egy része eleve veszélyes hulladéknak minősül, egy másik részük pedig annyira elhasználódott, hogy nem lenne már értelme beszerelni őket kutatólaborok vagy oktatási intézmények gépeibe. A maradék éppenséggel használható lenne, de nagyjából annyira, mint egy 6-8 évvel ezelőtti videokártya vagy merevlemez. „Semmi különleges sincs ezekben, kár odaadni bárkinek is” – összegzi a professzor az általa csak minőségi cserének nevezett munka során kiszerelésre kerülő alkatrészek sorsát.

A magyar központnak is kell idő

Az idei év egyik legkomolyabb hazai vonatkozású tudománypolitikai híre volt, amikor kiderült, hogy a CERN hozzánk helyezi el azt a TIER 0-s központot, ami az LHC adatait feldolgozó lánc egyik legfontosabb eleme lesz. A központ megépítésére 28 ország jelentkezett, de végül Csillebércen kap helyet a szignifikáns számolási teljesítménnyel bíró adatcenter. Az együttműködésről Rolf-Dieter Heuer, a CERN főigazgatója azt mondta, hogy „csúcstechnológiájú adatkapcsolat jön létre Budapest és a CERN között”. És valóban, az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet genfi adatközpontja és az újonnan alapított budapesti adatközpont között száz gigabites kapcsolaton keresztül ömlenek majd az adatok. Az eredeti tervek szerint jövő januárban indul az adatközpont próbaüzeme, így felvetődik a kérdés, hogy mennyire jó ötlet az LHC átmeneti bezárására időzíteni a magyar helyszín átadását.

„Pont jó ez így” – nyugtat meg Lévai. „Épp az a lényeg, hogy nekünk is kell idő a rendszer összeállítására és letesztelésére.” A szakember elmondása szerint ugyan a CERN@WIGNER nevű központ valóban januárban lesz kész, de ez csak az az időpont, amikor a CERN elkezdheti összerakni a technikát az előkészített géptermekben. „Egy új autó sem rögtön a forgalomba megy, hanem előtte még meghajtják a próbapályán – valami ilyesmi lesz nálunk is.” Az adatforgalmat és a gépeket szimulációkban tesztelik majd, a száz százalékos üzembiztonságot nagyjából az LHC újraindítása előtti tesztek idejére, vagyis 2014 karácsonya környékére kell elérni.

Csalódott-e a fizikus

Egy korábbi hírben olvashattuk, hogy egyes fizikusok szerint csalódás a júliusban felfedezett részecske, mert a tulajdonságai kevésbé egzotikusak, mint várták. Lévai Péter szerint valami komoly félreértés lehet az információ mögött. „Először is, a Higgs-bozont még nem fedeztük fel. A júliusi bejelentés egy Higgs-szerű részecskéről szólt, amiről még csak annyit tudunk, hogy egy bizonyos tömegtartományban létezik, de még az olyan, részecskefizikai szempontból alapvető tulajdonságait sem ismerjük, mint hogy 0 vagy 2 a spinje.”

A szakember várakozása szerint ebben a témában még idén tart a CERN egy olyan sajtótájékoztatót, amin az év végéig megszerzett adatok elemzése alapján tisztázzák a helyzetet, de még nincs itt az ideje annak, hogy a felfedezés fontosságán keseregjünk. Lévai szerint tény, hogy a felfedezés nagy visszhangot kapott annak ellenére, hogy mekkora munka is várt még a tudósokra a részletek kidolgozásában. „Az biztos, hogy valami teljesen újjal állunk szemben, és szinte minden jel arra mutat, hogy valóban a Higgs-bozonra bukkantunk. De ahhoz, hogy ezt kijelentsük, még végig kell számolni mindent, értékelni kell az eredményeket, és a végén az ezért felelős tudósoknak a közlemény pontos szövegezésében is meg kell egyezniük, ami nem egyszerű feladat.”

Az élet nem áll meg

A Higgsszel kapcsolatos eredmények bányászata csak egy dolog, számtalan egyéb kísérlet folyik még az LHC-ben. Ezek közül nem egyben magyarok is dolgoznak. Veres Gábor is egyike ezeknek, ő például egy olyan felfedezésről számolt be, ami leginkább azt mutatja meg, mennyi minden rejlik még a részecskekarambolokban. A októberben közölt tanulmányok egyikében a CMS nevű detektorban folyó kísérleteken dolgozó csoport kimutatott egy korábbi kísérlet alapján már sejtett jelenséget: egyes, az ütközésekkor keletkező részecskék között vannak olyanok, amelyek nem függetlenek egymástól.

Veres, aki a CMS kísérlet nehézion-ütközéseket kutató csoportját vezeti Svájcban, elmondta, hogy ebben a kísérletben azokat a proton-proton eseményeket vizsgálták, amelyekben különösen nagy számú részecskét láttak keletkezni, és kifejezetten a furcsaságokra voltak kíváncsiak. „Nagyon meglepődtünk, amikor a jelenséget a proton-proton ütközésekben is felfedeztük, korábban ilyet ugyanis csak a nehézionos kísérletekben láttunk.” A proton-proton ütközések adatai azonban már jó néhány évesek voltak, ezért a csoport célszerűnek látta megismételni, azonban ezúttal inkább a nagy számú részecskekeletkezéssel járó proton-ólom ütközéseket kezdték használni. Senki nem számított azonban arra, hogy a jelenség annyira könnyen megfigyelhető, hogy már egy nyolc órás tesztmérés is elég lesz az erős, jól látható jelhez, nem kell megvárni az eredetileg tervezett egy hónapos mérési sorozat végét.

Veres szerint az eredmények azért is fontosak, mert a többi detektoron futó kísérlet résztvevői is sokat tanulhattak a kísérletből, aminek eredményeit a magyar szakember hagyta jóvá, és a munkában két másik fiatal magyar tudós is részt vett: Krajczár Krisztián az adatkiértékelésben vett részt, Siklér Ferenc (MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont) pedig a cikk belső ellenőrző-bizottságának volt tagja. Az LHC-ben rajtuk kívül is jelentős számú magyar dolgozik, így jogosan merül fel a kérdés, hogy velük mi lesz a leállás idején.

A kutató úgy véli, több csoportra bontható a magyar kontingens. Sokan vannak, akik az idejüknek csak kis részét, nagyjából 10 százalékát töltik a CERN-nél, de a konkrét munkát itthon végzik el. Ők elsősorban csak az adatok elemzésével kapcsolatos megbeszélések miatt utaznak ki, és mivel ezek a leállást követően is folytatódnak majd, ez a csoport szinte észre sem veszi majd a 2014 márciusának utolsó hetében beálló változást. Az is érdekes, hogy bár leállásról szólnak a hírek, a technikai személyzet munkája csak most kezdődik el, hiszen a műszeres munkákat, fejlesztéseket és karbantartásokat végző szakembereknek csak most sűrűsödik be igazán az élet. Végül vannak magyarok, akiket külföldi munkaadójuk (a CERN, amerikai vagy nyugat-európai egyetemek, intézetek) kifejezetten az LHC-ba delegált, többé-kevésbé állandó jelleggel – ők természetesen a leállás idején is ott maradnak, ahol eddig voltak. „Nem is feltétlenül az adatkiértékelési munka az, ami miatt fontos a személyes jelenlét” – mondja Veres. „A kollégákkal való kommunikáció, a kapcsolattartás, az új ötletek megbeszélése, a hálózatépítés mind olyasmi, ami személyesen a leghatékonyabb.”

Életviteli változást tehát nem feltétlenül hoz a leállás, de mennyiben változik meg az elvégzett munka? Veres szerint ez sem változik meg gyökeresen. Mivel az adatokat eddig sem a keletkezésük pillanatában vizsgálták, hanem az előválogatott eredményeket nézték át, az adatfeldolgozás szinte ugyanolyan marad. És hogy mennyire maradnak aktuálisak a 2014 elejéig elvégzett mérések? „Manapság is vannak olyan publikációk, amikhez 2010-es adatokat használunk” – mondja a közvetlenül a CERN alkalmazásában dolgozó kutató. „Annyira sok mindent tervezünk kiértékelni az adatokból, hogy a következő két évre akkor is meglenne a munkánk, ha most azonnal leállna az LHC.”