A gyorsító vakumcsövének behelyezése az Atlas detektornál

A Genfben található európai CERN Részecskefizikai Intézet (http://www.cern.ch) idén tervezi üzembe helyezni az LHC nevű (Large Hadron Collider = nagyhadronütköztető) részecskegyorsító gyűrűjét. Ez a berendezés a világ legnagyobb energiájú részecske ütköztetője lesz. Két, egyenként 7teraelektronvolt energiájú protonnyaláb fog egymással szemben keringeni benne, és négy helyen ütközni egymással. (7 teraelektronvolt körülbelül 1.1 mikrojoule energiának felel meg. Ez látszólag kisenergia, azonban egyetlen proton esetében már korántsem az. A keringőprotonok gyakorlatilag fénysebességgel haladnak, és a gyűrűben tárolt protonok összenergiája annyi, mint egy 100 km/h sebességgel haladó 1800tonnás vonat mozgási energiája).

Az ütközési pontok köré épült detektorok (Alice, CMS, Atlas és LHCb) fogják megfigyelni az egyes ütközésekben keletkező különbözőrészecskéket. A kutatók azt remélik, hogy az ilyen nagy energiákon történő ütközésekben új, eddig még nem megfigyelt részecskék keletkeznek majd, például a szuperszimmetrikus elméletek által jósolt részecskék, vagy a részecskefizika Standard Modellje által jósolt Higgs-bozon. Ez utóbbi azért is különösen érdekes, mert a Standard Modell minden jóslata igen nagy pontossággal megegyezett a kísérleti megfigyelésekkel, és a Higgs-bozon az egyetlen hiányzó részlet, melyet eddig nem sikerült megfigyelni.

A gyorsító körül sok híresztelés kapott szárnyra, a legnépszerűbb talán a világ végét jósoló rémhír. Eszerint ekkora energiájú ütközések során oly mértékben összepréselődik a két ütköző részecske, hogy az irtózatosan nagy sűrűségük miatt fekete lyukká válnak. Egy fekete lyukból pedig „nincs kiút”, minden hozzá elég közel kerülő tömeget magába szippant a tömegvonzás (gravitáció) révén, tovább növelve tömegét. Az LHC által létrehozott fekete lyukak így magukba szippantanák Genfet, Svájcot, a Földet, illetve a naprendszerünket.

Tudva azonban, hogy Földünket nap mint nap érik a fentieknél jóval nagyobb energiájú kozmikus részecskék a világűrből, nyugodtan várhatjuk az LHC indulását, és a részecskefizikai felfedezéseket (a Higgs-bozon nem-megfigyelése is fontos felfedezés lenne, hiszen ez gyakorlatilag megkérdőjelezné a Standard Modell érvényességét – holott ez a modell eddig minden téren helyesnek bizonyult. Nem kis feladat várna az elméleti fizikusokra, hogy ezt a rejtélyt megmagyarázzák) A gyorsítógyűrű 100-150 méterrel a földfelszín alatt helyezkedik el, kerülete 27 km. A protonokat szupravezető mágnesek tartják körpályán. A szupravezető anyagokban az elektromos áram ellenállás nélkül tud folyni - csak ilyen mágnesek képesek a szükséges mágneses tér előállítására. Ahhoz, hogy a mágnesek szupravezetővé váljanak, szuperfolyékony héliummal hűtik őket 1.9 Kelvin (-271.1 Celsius) hőmérsékletre.

Hónapok óta tart a mágnesek lehűtése (a gyűrű 8 szektorból áll, egy szektor lehűtése 7 hétig tart). Mostanra már majdnem az egész gyűrű elérte a működéséhez szükséges hőmérsékletet. Augusztus 22-én megtörtént az előgyorsítók és az LHC szinkronizálása, egy csomag protont sikerült belőni a gyűrűbe, és egy szektoron végigvezetni őket. Szeptember 10-ére tervezik az első tesztet, melynek során a protonokat a gyűrű teljes hosszában keringetnék. Az első ütközések még az év vége előtt várhatóak.

Barna Dániel
CERN munkatársa