|
 Megtudjuk végre, hogy mi van?
Kilenc éve kezdték el építeni a 2008. szeptember 10-én, kísérleti üzemelést indító új részecskegyorsítót – angol nevén: LHC (Large Hadron Collider), magyarul: nagy hadron-ütköztető gyűrűt –, a már meglévő, sokkal kisebb gyűrű mellett és azzal közös üzemi kapcsolatra képesen a svájci-francia határon, Genf közelében. Ez a mára már a közvélemény előtt is ismert CERN (Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) nagy vállalkozása, aminek az utóbbi negyven év számtalan, világkép-formáló fizikai, atomfizikai és kvantumelméleti, sőt filozófiai eredményét köszönhetjük. Számos fizikai Nobel-díjat ebben a laboratóriumban folytatott kutatásért osztottak ki, a múlt század hetvenes éveitől. Nagyjából és röviden azt is mondhatnánk, hogy a részecskegyorsítók nélkül megállt volna a fizika valamikor a hatvanas évek végén. A gyorsító teljes üzemben majd csak decemberre (esetleg januárra) fog beállni, s ekkorra tervezik az első igazi kísérletet is.
A teljes összeg, amibe mindez került, 525 milliárd forint, amiből kb. másfélszer lehetne megépíteni Budapesten a 4-es metrót – s ha úgy nézzük, ez nem is olyan roppant nagy ár a várható tudományos eredmények reményében.
Ez egy igen különös, semmihez nem hasonlítható szerkezet, számtalan olyan tulajdonsággal, amiről csak „leg”-ek egymásutánjával tudunk beszélni. Még más korábbi, hasonló elven működő részecskegyorsítókhoz képest is igaz ez, pl. harmincszor nagyobb lesz a teljesítménye akkor, ha eléri a tervezett legnagyobb teljesítőképességét.
Először is a mérete: 27 km kerületű körpálya, ami leginkább egy metróalagútra hasonlít, s amely átlagosan száz méteres mélységben van a felszín alatt. Gigantikus tekercsek gyorsítják majd az áramló protonnyalábot közel fénysebességre, egész pontosan e sebesség 99,9999991%-ára. E tekercsekből 1232 db van, egyenként 35 tonna súlyúak, s mintegy 14 méter hosszúak.
Ezek állítják elő a földi mágneses térnél kétmilliószor erősebb, mintegy 8,3 tesla erősségű mágneses teret. Az a folytonos cső, ahol a részecskenyaláb halad, 6500 köbméter térfogatú tér, ebben a földi légnyomás tízbilliomod részének kell folyamatosan lennie, hogy ne kerüljön semmilyen nem tervezett anyag az elemi részecskék útjába. A tekercsek kábelkötegei nióbium-tantál ötvözetből készültek (az emberi hajszálnál tízszer vékonyabb szálakból több mint hatezer egyetlen kábel) ezekben folyik 10°K hőmérsékleten az áram, amely 11 700 amper erősségű. A berendezés üzemhőmérséklete 1,7-1,9 K, azaz kb. -271,4 °C lesz, ami pedig alacsonyabb, mint a világűr hőmérséklete, s így az ismert univerzum leghidegebb pontja itt lesz. Alig magasabb az abszolút nulla foknál. Azért van e különleges (és méregdrága) fémötvözetre és rendkívül hideg üzemhőmérsékletre szükség, mert ezen a hőmérsékleten válik szupravezetővé a fém és halad benne az áram minden veszteség nélkül. A hűtőfolyadék közel száz tonna szuperfolyékony hélium. A teljes súly 36 800 tonnányi.
Közel egy hónapig tart az, amíg az egész szerkezetet üzemi hőmérsékletre hűtik, s ezért nagyon erősen meg kell gondolni a legkisebb javítást is, tekintve, hogy egyetlen beavatkozás miatt két hónap lesz az időveszteség: amíg felmelegítik, majd ismét lehűtik a gyorsító megfelelő részeit. Csúcsra járatáskor két, egymásnak szemben áramló részecskenyaláb fog ütközni, amelyek egyenként 7 TeV, azaz összesen 14 TeV energiát jelent. (A Tera előtag 12 nagyságrenddel nagyobbat, azaz billiószorost jelent.) Ez voltaképpen nem nagy energia, alig nagyobb, mint amit kifejtünk, ha felveszünk egy telefonkagylót. Ám nem is ebben van a lényeg, hanem abban, hogy ezt az energiát elemi részecske méretű térre képes fókuszálni a gyorsító, és ezzel olyan energiájú robbanást képes szimulálni, amelyhez hasonló környezet az univerzumban csak az ősrobbanást követő atto- és nanoszekundumokban volt.
A korábbi, kisebb gyorsítóknál sokkal jobban képesek megközelíteni ezzel a berendezéssel az ősrobbanást, vagy ahogy a fizikusok, kvantumfizikusok és most már a filozófusok is használják: a szingularitást, azaz azt a pillanatot, amikor a mindenség keletkezett. Elképzelhetetlenül magas hőmérséklet és nyomás, extrém, azóta soha meg nem ismétlődött állapotai az anyagnak, csak elméletileg és gondolatkísérletekkel megközelíthető viszonyok a mikroszkopikus méretű, a születés állapotában lévő univerzumban. Ami persze irtózatos sebességgel tágult, és tágul azóta is, bár a keletkezéstől eltelt nagyjából 14 milliárd évben ez az ütem fokozatosan csökkent.
Tehát e gigantikus gépezet megépítésének igazi okát elsősorban az alapkutatásokban, a részecskefizikában kell keresni. Milyen különös is az, hogy a valóság legnagyobb tere, az univerzum keletkezésére és létére adott magyarázat abban az ütemben közelít az igazsághoz, amilyen ütemben az emberi elme megközelíti az anyag legmélyét, a legkisebbet, a legrövidebb idejűt. Ehhez ilyen méretű és ekkora energiákat generálni és fókuszálni képes berendezést kell építeni, hogy a köznapi érzékelés számára teljesen felfoghatatlan rövidségű időtartamban, nagyságú hőfokon, nyomáson és kicsiny méretű térrészben detektált eseményből következtetni lehessen arra, hogy a létrejött esemény milyen anyagot, illetve az anyagnak milyen extrém állapotát mutatja meg. Pontosabban: van erre nézve tudományos alapossággal körüljárt prognózis, tehát itt valószínűleg előre leírt dolgok igazolása (is) történik majd. Azonban lehetőség van arra is, hogy a prognózisokról ki fog derülni, hogy (részben) tévednek, és valami olyan új kísérleti eredményt is kaphatunk, amelynek következtében akár teljesen újra kell írni a tankönyveket… Nagy ritkaság az ilyen pillanat a tudománytörténetben. Newton almája jelezte az egyiket, Einstein dolgozata a másikat. Vagy a matematikatörténetben a mi Bolyaink is ilyen mérföldkő az eukleidészi geometria meghaladásával. Utánuk minden másképp lett. Most is ilyen fordulópont előtt állunk.
Mert mi is fog történni, vagy mi az, ami történhet?
A Higgs-bozont, egy hadront keresnek, amelyik hiányzik a részecskék szimmetrikus rendszeréből, s elméletileg kellene léteznie, ám egyelőre nincs a létére bizonyíték, s így nincs bizonyítva végleges formában a szimmetria-elmélet sem. Lehetséges, hogy létrejön egy mini-szingularitás, azaz egy mini fekete lyuk, amely igen rövid életű lesz, s így persze szörnyű csalódást fog okozni azoknak, akik az univerzum, vagy a galaxisunk, de legalábbis a Föld teljes pusztulását vészhuhogják a gyorsító beindításától. Ugyanis van, aki ezt hiszi, de gondoljuk meg: ki emlékszik annak a két bíborosnak a nevére, akik Galilei pere során, őt meglátogatva nem voltak hajlandóak belenézni annak távcsövébe, hogy saját szemükkel lássák azt a négy holdacskát, ami evidensen nem a Föld körül keringett. Galilei ugyanis ezzel a távcsővel fedezte fel a Jupiter négy legnagyobb holdját, amik pedig láthatóan nem a Föld (amit addig az univerzum közepének hittek) körül keringett, hanem saját bolygója körül. Hanem azt mondta eme két főpap, ők biz’ nem használják az ördög szerszámát… (Jövőre állítják fel egyébként a vatikáni kertekben Galilei szobrát.) Nos, ez a fekete lyuk, ami majd benyeli a világot, erősen bűzlik a kénkőtől, és hamarosan a részecskefizika területéről a kultúrantropológia és a kultúrtörténet körébe utaltatik az események sikeres kimenetele után. De fordítsuk ismét komolyra a szót.
A buborékkamra detektálhat olyan részecskéket és olyan pályákat, amelyek elemzése során alátámaszthatóak (vagy éppen biztonsággal cáfolhatóak) lesznek azok az elképzelések, amelyek szerint az univerzumban több térdimenzió van, s ezek közül a legtöbb, mintegy „feltekeredett” állapotban szunnyad az anyag mélyén. Ezt és a szuperhúr-elméletet, valamint a nagy egyesítő elméletet – amit sokszor „M-elmélet” néven olvashatunk kvantumelméleti, vagy inkább a kvantumelmélet lehetséges fejlődési irányait taglaló cikkekben – is igazolhatják, vagy cáfolhatják az új gyorsító kísérleti eredményei.
Mindenképpen nagy lépéseket fog előre tenni az fizika, a részecskefizika, és ennek nyomán a filozófia. Sokkal többet fogunk tudni az univerzum keletkezésének körülményeiről és az anyag legmélyebb (legkisebb mérettartománybeli) szerkezetének minőségéről. Még az is lehet, hogy később e napot fogjuk a nagy, egyesítő elmélet fogantatása napjának mondani.
Van a gyakorlati élethez lényegesen közelebb eső területen is várakozás az új gyorsítóval kapcsolatban. Mellékes tevékenysége lesz a berendezésnek olyan energiaforma kikísérletezése, amely ugyan a nukleáris energia egy sajátos megjelenési formája, azonban sokkal kisebb veszélyességű, nem okozhat nukleáris robbanást, és egyben távlatilag még arra is alkalmas lesz, hogy a nukleáris erőművek sugárzó hulladékát megsemmisítse. Energiaerősítőnek nevezi a vonatkozó szakirodalom ezt az új, reménybeli energiaforrást.
A kvantumfizika mérföldköve mint rendkívüli médiaesemény
Ilyen se volt még! Ahogy maga a gyorsító egyedülálló létesítmény és valószínűleg évtizedekre ellátja a tudományt feldolgozandó eredményekkel, úgy egyedülálló az is, ahogy beindítják: az egész világról bárki nézheti, ezen a linken: http://webcast.cern.ch/index2.html, egyidejű közvetítés tanúja lehet bárki, az internet segítségével.
Amennyiben a keletkezett fekete lyuk megkíméli életünket, akkor hamarosan, ha nem, akkor 14 milliárd év múlva visszatérünk az eredmények és a tudományos és sajtóvisszhang további fejtegetésére.
forrás: PrHerald
Oszd meg, ha tetszett!   Kapcsolódó írások: |
Publikációk 
