HVG: Genf mellett működik a világ legnagyobb hadronütköztetője, amelyben a múlt év végén eddig sosem látott energiájú részecskefizikai kísérleteket végeztek. Számít az, hogy az Európai Részecskefizikai Kutatóintézet (CERN) létesítménye lekörözi a Chicago melletti Fermilab kutatóközponthoz tartozó Tevatron kapacitását? Nem afféle presztízsharc ez – ezúttal Európa és Amerika közt –, mint amilyen a holdra szállási verseny volt az 1960-as években?
S. F.: A méret egyrészt az energia miatt számít: a részecskék, amiket keresünk – elsősorban a kvantumelmélet által megjósolt, de még sosem látott nagy tömegű elemi részecskék, a Higgs-bozonok –, várhatóan csak nagy energiájú ütközéseknél keletkeznek. Másrészt az ütközések intenzitása is számít: minél nagyobb protoncsomagokat indítunk el nagy sebességgel egymás felé, annál több ütközés történik majd, és így megint csak nő az esélye, hogy megtaláljuk, amit keresünk. A Nagy Hadronütköztetőben kétszer tízmilliárd protont küldünk egymás felé, így 25 nanoszekundumonként történik egy-egy ütközés. Az amerikaiak is gőzerővel keresik a Higgs-bozont a Tevatronban, és annak ellenére, hogy ott kisebb energiával és kisebb protoncsomagokkal dolgoznak, nem teljesen kizárt, hogy ők lesznek a felfedezők.
HVG: Az LHC esélyeit nyilván rontotta az egyéves leállás.
S. F.: Igen, és a dologban az a pikáns, hogy a meghibásodott mágnesek egy részét éppen a Fermilabben gyártották. No de a fő problémát a nagyáramú áramvezetők nem megfelelő összeillesztése okozta.
HVG: Laikusként kicsit nehéz elképzelni, miért kell a milliméternél százmilliárdszor kisebb részecskék ütköztetéséhez 27 kilométeres körpályát építeni. Mi történik odabenn? Néhány méteres pálya nem lenne elég?
S. F.: A korai gyorsítók – köztük a Simonyi Károly professzor tervezte első magyar készülék – valóban emberléptékűek voltak. Azt is mondhatnám, hogy mindenkinek van otthon részecskegyorsítója: a régi típusú televíziókban katódcsövekből áram hatására elektronok lépnek ki, amiket mágnessel el lehet téríteni, így képet rajzolnak a képernyőre. Igaz, részecskék egymásnak ütköztetésére a tévékészülék nem alkalmas. Az igazi gyorsítókban két részecskecsomag kering egymással szemben, amíg körről körre gyorsulva fénysebesség közeli tempót vesznek fel. A gyorsítás csak egy rövid, 50 méteres szakaszon történik. Több mint kétezer erős mágnes tartja a részecskéket körpályán. Összerejük a földi gravitáció százezerszeresét teszi ki, ilyen nagy sebesség és energia mellett mégis 27 kilométeres pályára van szükség, hogy a csomagok ne szálljanak ki a körből. A száguldó protoncsomagokat egyébként 5 centiméter hosszú, 100 mikron keresztmetszetű vékony tűvé sűrítik, ezeket irányítják egymásnak a megfigyelési pontokon. Egy-egy találkozáskor csak néhány proton ütközik, a csomag nagy része újabb körbe kezd.
HVG: Alapkutatásról lévén szó, talán nem teljesen fair a kérdés, de mire jó ez az egész? Van valami víziójuk, lehet-e olyasféle haszna a kutatásnak, mint ahogyan egykor a neutronok láncreakciójával kapcsolatos vizsgálódások elvezettek az atomerőművek felépítéséhez?
S. F.: Egyelőre nem tudjuk, mire lesz jó, ha megtaláljuk például a Higgs-bozont. Az elektromossággal kapcsolatos első kísérletek idején sem gondolták az emberek, hogy egyszer majd világítótesteket, hajszárítókat készítünk. Az viszont már most látszik, hogy a berendezésekhez olyasmiket terveznek, amiket később másutt is használni lehet: erősebb mágnest, nagyobb áramot kibíró vezetőt. Az internet mai formáját jelentő world wide webet is a CERN-ben folyó kutatásokhoz hozták létre annak idején, mert nagyon fontos, hogy a különböző bázisokon állomásozó kutatók az információikat gyorsan megoszthassák egymással. Most az úgynevezett Grid (Rács) fejlesztése folyik: ez olyan korlátozott hozzáférésű hálózat, amelyben egymással rendkívül gyors kapcsolatban álló, Amerikában, Európában és a Távol-Keleten működő számítógépek másodpercenként több gigabájtnyi adatot képesek feldolgozni.
HVG: Persze a tudósok számára a lényeg a tudományos elméletek igazolása. Önök Veres Gáborral és Krajczár Krisztiánnal, valamint hat MIT-s kutatóval a részecskék pályáinak szoftveres azonosításáról közöltek szakcikket. Láthatatlan részecskékről van szó. Mindig egyértelműek a kapott eredmények?
S. F.: A szilíciumlapocskákból álló detektorokon megjelenő, szoftverekkel kirajzolható pálya alapján rengeteg következtetés levonható. Elvileg csak a töltött részecskék hagynak nyomot a lapokon. De ha a detektoron egy darabig nem látunk semmit, majd a kölcsönhatási ponttól V alakban egy pozitív és egy negatív részecske távozik, akkor azt mondjuk, odáig egy semleges részecske repült, az hasadt szét. A bomlástermékek sebességéből, impulzusából pedig következtetni lehet az eredetiére is, sőt annak tömegére is. A gyors részecskék – ahogyan az energiájukat elvesztik – méteres nagyságrendű csigavonalat írnak le, a lassúak centiméterest. Az elméletből következő rengetegféle részecskét – különféle bozonokat, kvarkokat, leptonokat – a kutatók már évtizedekkel korábban felfedezték. Egy egész kis állatkertünk van, amit lassan sikerül kategorizálni, mint amikor közel másfél száz éve Mengyelejev összeállította az atomokról a ma is használt periódusos rendszerét. Már csak a Higgs-részecske hiányzik, így lenne kerek a világ.
HVG: Az ókori görögök az atom szóval egy elképzelt oszthatatlan építőkövet jelöltek. Ehhez képest ma már az atommag egy elemét, a protont is összetett részecskének gondoljuk. Kiderülhet egyszer, hogy a protont felépítő kvarkok is tovább bonthatók?
S. F.: Meglehet, bár ahhoz, hogy ez kiderüljön, a jelenleginél is sokkal nagyobb energiára lenne szükség. De a standard elméletből hiányzó Higgs-bozon felfedezéséhez valószínűleg a jelenlegi energiaszint – a most használt 2,36 teraelektronvolt, amit 2013-ig 14 teraelektronvoltig emelnek – is elég lehet. Arra is számítunk, hogy egy-két éven belül parányi fekete lyukakra, magasabb térdimenziók létezésére utaló jeleket is detektálunk majd, amelyek alátámaszthatnák az erről szóló elméleteket.
HVG: Olyan elmélet is van, ami azt a laikus félelmet alapozza meg, hogy a keletkező miniatűr fekete lyukak majd nőni kezdenek, és végül magukba szippantják az egész bolygót?
S. F.: Hozzáértő ilyet nem feltételez. A keletkező fekete lyukak rövid idő alatt eltűnnek, elpárolognak. Az viszont tény, hogy a CERN-t már több ízben beperelték veszélyokozásért, főképp amerikaiak.
HVG: Gondolom, jelentős kártérítési igényt nyújtottak be.
S. F.: Nem tudom, hogy van-e szó pénzről, ezzel az intézetünk jogi osztálya kénytelen foglalkozni. Viszont tudni kell, hogy lényegében folyamatosan bombáznak minket a világűrből érkező részecskék, és másodpercenként nagyon sok ütközés történik körülöttünk, sőt bennünk. A részecskegyorsítók tehát ebből a szempontból semmi szokatlant nem csinálnak, csak az az újdonság, hogy az ütközések kontrollált, megfigyelhető formában történnek.
HVG: A húsz európai tagállam közös projektjeként működő CERN-hez Magyarország 1992-ben csatlakozott, a magyar hozzájárulás mértéke 0,76 százalék. Az, hogy a négy nagy kutatócsoport egyikében, a CMS-ben önök hárman is ott vannak, sőt a nagy energiájú ütközések eredményéről szóló első közlemény szerzőiként szerepelnek, azt is jelenti, hogy a magyar tudományos hozzájárulás jelentősebb, mint a pénzügyi? A kutatócsoportok nagyságát is kvóta szabályozza?
S. F.: Nem, elvileg Magyarország is küldhetne száz-kétszáz kutatót, akár a nagyobb nemzetek. De hát a valóság az, hogy kis ország, kis pénz, kevés kutató. Így is több-kevesebb rendszerességgel ötven magyar dolgozik kinn, továbbá magyarországi ösztöndíjakkal is számos fiatal érkezik hosszabb-rövidebb időre. Kutatási eredményekkel sem állunk rosszul. Magyarország leginkább tudással járul hozzá a közös európai projekthez. Én a rendszerváltás évében kezdtem az egyetemet, az is, de a gimnázium is erős alaptudást adott. Igaz, a mai oktatók panaszkodnak, hogy sok a diák, sok idő megy el a gyengébbek felzárkóztatására, a jobb diákokat pedig nehéz otthon tartani. De még mindig él az a magyar tradíció, hogy a feladatok megoldásához kreatívan kell hozzálátni. A kutatók általában, ha új problémával találkoznak, a kézikönyvben próbálnak hozzá kulcsot találni, a magyarok bátrabban állnak elő új ötletekkel.
SCHWEITZER ANDRÁS
Siklér Ferenc
„Április elején újraindult a gyorsító, meg kellett magam tartóztatni, hogy a húsvétot ne a számítógép képernyőjére tapadva töltsem” – vall hobbiként is űzött szakmájáról a 38 esztendős kutató. Már az ELTE részecskefizikus-doktoranduszaként, az 1990-es években többször meglátogatta az Európai Részecskefizikai Kutatóintézet (CERN) által működtetett Nagy Elektron-Pozitron Ütköztetőt, a munkahelyéül is szolgáló mai létesítmény (LHC) elődjét. 1997 óta dolgozik a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetben, miközben a CERN négy nagy kutatócsoportjának egyikében, a CMS-ben az erős kölcsönhatást vizsgáló kvantum-színdinamikai részleg egyik vezetője. „Szerencsések voltunk, olyan dologba fogtunk bele, amivel más nem foglalkozott: mindenki a standard elméletből hiányzó Higgs-bozont akarta megtalálni” – magyarázza, két magyar társával hogyan lett a csoport első tudományos közleményének társszerzője.
