Kirándulás a CERN-ben

Átírás

1 Röviden a CERN-ről Kirándulás a CERN-ben A félreértések elkerülése végett először is tisztáznunk kell azt a tényt, hogy a CERN nem egyezik meg az LHC-vel ( Large Hadron Collider, azaz Nagy Hadronütköztető), mely a CERN (eddigi) legnagyobb, és legfontosabb részecskegyorsítója. A CERN betűszó az eredeti francia elnevezésből: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (magyarul Európai Atommagkutató Tanács ) ered, ma hivatalosan European Organization for Nuclear Research (Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) a neve. A CERN 1954-ben alakult meg az európai tudományos összefogás jegyében (3 évvel a Római Szerződések aláírása előtt, vagyis egyike a legelső páneurópai szervezeteknek). Megalapítása óta számos eredménnyel büszkélkedhet [például itt mutattak ki és hoztak létre először antianyagot, itt fedezték fel a gyenge kölcsönhatás közvetítő részecskéit (a W- és Z-bozonokat), itt született a World Wide Web ], és talán nem túlzás azt állítani, hogy a CERN a majdani elméletek és az ezekhez kapcsolódó találmányok, vagyis technikai jövőnk alapjainak lefektetője lesz. Mivel a legújabb jelenségek felfedezéséhez óriási energiájú ütközésekre van szükség (hogy az eddig ismert részecskéket kisebb darabokra szakíthassuk szét), melyben a CERN az új (2008-ban beindított) LHC révén vezeti az élmezőnyt, a világ fizikusai szinte kivétel nélkül megfordultak a szervezet Genf melletti

2 kutatólaboratóriumaiban, esetleg jelenleg is komolyabb munkakapcsolatokat ápolnak az európai intézettel. A CERN az egész világ számára nagy jelentőséggel bír, így a magyar fizikusok is minden lehetőséget megragadtak, hogy ne maradjanak ki a buliból ben Magyarország is csatlakozott a szervezethez, és ugyan gazdasági erejéhez mérten is kevesebbet fizet, mint a legtöbb tagállam, a magyar fizikusok mindent megtesznek, hogy munkaerővel és szakértelemmel pótolják a pénzt (megjegyzem, igen szép sikerekkel). Az utazás Október 25. és 29. között Gyimesi Éva tanárnő vezetésével lehetőségünk nyílt meglátogatni a részecskefizika eme különleges bástyáját. Az utat eredetileg nyárra terveztük, de a szállás sajnos bizonytalanná vált, így kénytelenek voltunk elhalasztani a kirándulás időpontját őszre. Szerencsére a tanárnő, és kísérőnk, Bajza Sándor (aki az utazás alatt nélkülözhetetlen segítséget nyújtott nyelvtudásával és talpraesettségével) kitartó szervezése meghozta gyümölcsét, és október 25-én (hétfőn) minden gond nélkül szálltunk fel az Easy-Jet járatával, mely 2 óra alatt Genfbe repített minket. Első nap a kései érkezés miatt (nagyjából du. 4 óra körül érhettünk a Geneve Youth Hostel nevű ifjúsági szállásra) már nem látogattuk meg a CERN-t, és sajnos a hideg, viharos idő miatt városnézésre sem adódott lehetőség, ezért a szálláshelyünkön maradtunk.

3 Kedd Kedden délelőtt a több mint 1 órás villamos- és buszutazás után először pillanthattuk meg a CERN épületeit, köztük az előadóteremnek és kiállításnak helyt adó faburkolatú Glóbuszt, melynek csodálatos hátteret nyújtottak a Jura hegység hófödte ormai. Az érkezés után találkozhattunk magyar vezetőinkkel, akik egy rövid ismertetőfilmet mutattak a CERN történetéről, a gyorsítók építéséről, és a jelenleg folyó kutatásokról; majd saját gondolataikkal egészítették ki azt. Itt meg kell említenem, hogy a kirándulás legnagyobb érdeme (melyért a legnagyobb dicséret illeti meg Gyimesi tanárnőt és CERN-es vezetőinket), hogy a standard filmek és kiállítások mellett (melyeket bármely látogató megtekinthet) bepillantást nyerhettünk a CERN kulisszái mögé, eljuthattunk olyan helyekre is (mint például a nehézion-ütköztető), melyek a nyilvánosság előtt zárva vannak. Ráadásul vezetőink is elég lelkesnek bizonyultak megválaszolni minden kérdésünket, akár a részecskefizikai kísérletek veszélyességéről, akár a standard modellről és a sötét anyagról faggattuk őket. Talán mondanom sem kell, hogy a válaszok teljes mértékben kielégítették a kérdezők igényeit, sőt (ahogy az a fizikusoknál lenni szokott) sokkal bővebb ismeretanyaggal gazdagítottak minket, mint ahogyan azt reméltük. A filmnézés után az ATLAS detektor irányítószobáját tekintettük meg, ahol a részecskegyorsító leegyszerűsített működési elvét és az irányító központokban folyó munka jellegét ismerhettük meg. Ezután meglátogattuk a CERN-es számítógépes központot, mely Európa egyik legnagyobb számítógépes rendszere, és a grid révén hatalmas számítási kapacitást biztosít a roppant mennyiségű adat feldolgozására. (A grid lényegében egy szuperszámítógépet helyettesítő hálózat, melyben szolgáltatók

4 által biztosított, a világ különböző pontjain lévő, a CERN-éhez hasonló számítógéprendszerek dolgoznak ugyanazon a feladaton). A számítógépterem megtekintése után búcsút intettünk a CERN-nek, és visszatértünk Genfbe, ahol egy városfelfedező kincsvadászat keretében meglátogattuk a legfontosabb nevezetességeket, köztük a városházát, a kálvini reformáció emlékfalát (ahol Bocskai István szobra is látható), és a Szent Péter katedrálist. A Bastion park Kilátás a Jura-hegységre A Reformátorok fala Bocskai István szobra A Saint Pierre (Szent Péter) katedrális és belseje

5 Szerda Másnap délelőtt a CERN nehézion ütköztető kísérleti laboratóriumát tekinthettük meg, ahol nemrég sikerült a Napénál nagyságrendekkel nagyobb hőmérsékletet előállítani. Vezetőnk beszélt nekünk a jelenlegi kutatás tárgyát képező kvark-gluon plazmáról, és a keletkező részecskék detektálásának elvéről. Elmondta, milyen berendezésekkel mérik meg a részecskék sebességét, és hogyan lehet huzalkamra segítségével megállapítani az egyes elemi parányok mozgási energiáját (az ütközésekben keletkező részecskék egy speciális összetételű gázkeveréken áthaladva mozgási energiájukkal arányos számú elektront szakítanak le a gázatomokból, melyeket elektromos térben gyorsítva ütköztetnek újabb atomokkal, így megsokszorozva az érzékelhető elektronok számát, melyek elektromos kisüléseket hoznak létre a huzalok között). Ezután egy rövid látogatást tettünk a CERN nemzetközi konyháján, ahol kipróbálhattuk a felmágnesezett evőeszközöket, majd utunk a CERN fő irányító központján keresztül az alacsony hőmérsékletű berendezésekkel foglalkozó laboratóriumba vezetett. A szupravezető mágnesek megtekintése előtt a részleg egyik vezetője mesélt nekünk a nyáron bekövetkezett leállás okáról és a baleset körülményeiről (egy rossz hegesztés miatt a megemelt áramerősség elpárologtatta a folyékony héliumot, mely kisüléseket okozott, majd a nyomása óriási erővel szétrepesztette a gyorsító csövét). Ezt követően a részecskenyaláb pályán tartásáért felelős dipólus, és a sugarat fókuszáló ún. kvadropól (4 db dipólus) mágnesek működéséről kaptunk egy rövid ismertetőt.

6 Csütörtök Csütörtökön délelőtt maradt még egy kis időnk megnézni az ENSZ épületét, és hajókázni a Genfi-tó vizén, ahol a világ egyik legmagasabb szökőkútja, a Jet d Eau működik, mely 140 m magasra lövelli fel vízsugarát. A hajókázás után a CERN nagyközönség számára is látogatható múzeumai következtek (a Mikrokozmosz, és a már említett Glóbusz), majd a CERN-es ajándékbolt kifosztása után egyenesen az antianyag-gyár felé vettük az irányt, ahol a világon elsőként állítottak elő antikvarkokból és pozitronból antihidrogént. A vezetőnk előadásából képet kaphattunk arról, milyen nehéz lehetett az a Nobel-díjat érő feladat, hogy nyalábbá fókuszálják az egyébként rendkívül bomlékony antikvarkokat. Az antianyag-gyár után lényegében kirándulásunk végső állomása, a forrás következett, mely ténylegesen az egész CERN protonforrását jelentette. Most biztosan azt hiszik, valami hatalmas objektumról van szó, pedig az egész mindössze egy szódásszifon méretű, H 2 -gázt tartalmazó palack, mely több éven át képes ellátni a létesítmény igényeit. A protonforrás mellett volt a Linac-2 elnevezésű lineáris gyorsító, mely az első gyorsítási fázist végzi a részecskéken. A CERN gyorsítói ugyanis többszintű rendszert alkotnak, mivel a megfelelő sebesség (a fénysebesség 99,99%-nak) elérése csak fokozatosan valósítható meg. Az első lépcsőt a lineáris gyorsítók, a Linac-2 és Linac-3 alkotják (a hajdani Linac-1 már múzeumi tárgyként funkcionál). Ezután következnek a kisebb gyorsítógyűrűk, az ún. szinkrociklotronok: a PS (Proton Synchrotron), és az SPS (Super Proton Synchrotron). A szinkrociklotron név arra utal, hogy a

7 részecskéket körpályán gyorsítják (ciklotoron), és az egyre nagyobb sebességű részecskék körpályán tartásához szükséges egyre nagyobb centripetális erőt a részecskék sebességével szinkronban változtatott mágneses mező Lorentz-ereje adja (szinkrotron). (Megjegyzés: a mágneses mező NEM növeli a részecskék sebességét, csupán azok kanyarodásáért felelős, a tényleges sebességnövelést illetve a fénysebességhez közel már tömegnövelést a nanomásodpercenként változtatott elektromos mező végzi). Az említett szinkrociklotronok különböző feladatokat látnak el (például neutrínónyalábot küldenek az olaszországi Gran Sassoba), legfontosabb mégis az LHC-be jutó protonok előgyorsítása. A legnagyobb szinkrociklotron az LHC (Large Hadron Collider), mely maximális teljesítményen 7 TeV {1 ev [elektronvolt] az az energia, melyet egy elektron (vagy más egységnyi töltésű részecske) az 1 voltos feszültségű elektromos térben való gyorsulása során szerez; a TeV [teraelektronvolt] ennek a billiószorosa} energiájúra képes gyorsítani a protonokat. Ez már elég nagy energia ahhoz, hogy az ütközések során a tudósok eddig nem látott eseményeket figyelhessenek meg, és új elméleteket igazoljanak. Utolsó CERN-es sétánknak a messzi Mount Blanc hegycsúcsa adott festői hangulatot, miközben kavargó gondolataink a sötét anyag rejtelmeiben merültek el