ANTIANYAG-VIZSGÁLATOK A CERNBEN Barna ániel KFKI RMKI, Budapest Universit of Toko, Japán Antianag A kvantumfiika egik nag eredméne a antirésecskék léteésének megjósolása volt. A irac által beveetett egenletnek, amel a Schrödinger-egenlet relativistikus megfelelôje, két megoldása van: köülük a egik magától értetôdô módon feleltethetô meg a elektronnak, de a másik, formálisan, eg negatív energiájú résecskét írle. Ennek a megoldásnak a értelmeése eleinte nehéséget okoott. Végül a a interpretáció vált elfogadottá, hog e eg a elektronnal aonos tömegû, ám poitív töltésû, és poitív energiájú résecskét ír le, amel a poitron nevet kapta. 1933-ban Carl avid Anderson ködkamrás kísérleteivel komikus sugárásban valóban fel is fedete et a résecskét. Eért a eredménéért 3 évvel késôbb megkapta a fiikai Nobel-díjat. Elfogadva, hog a irac-egenlet nemcsak a elektront, hanem a többi 1/2 spinû (a elektronétól különböô tömegû) résecskét (fermiont) is leírja, a akkor ismert másik fermion, a proton antirésecskéjének a léteését is fel kellett tételeni. A antiprotont 1955-ben fedete fel Owen Chamberlain, Emilio Gino Segrè, Clde Wiegand és Thomas Ypsilantis a amerikai Berkele laboratóriumában. 6,5 GeV/c energiájú protonokat ütkötettek eg álló céltárgba, és a keletkeô résecskék köött megfigeltek a protonnal aonos tömegû, ám negatív töltésû résecskéket. Eért a eredménért Chamberlain és Segrè 1959-ben kapta meg a Nobel-díjat. (A követkeô években újabb fermionokat fedetek fel, eek antirésecskéjét is mind megtalálták, a kísérletek minden kétséget kiáróan igaolták a irac-egenlet megoldásainak interpretációját.) Antiprotonból, poitronból és antineutronból aokho hasonló atomokat építhetünk fel, mint amilenekbôl a minket körülvevô világ áll. A legegserûbb ilen atom a antihidrogén, amel nem bomlik el, uganúg stabil, mint a köönséges hidrogén. A antiatomok által alkotott antianag, a belôle esetleg felépülô világ egenértékû a minket körülvevô anaggal, világgal: a antianag megjelölés önkénes. Anag és antianag egmásnak valamiféle tükörképei. E magától értetôdôen veet ahho a kérdéshe, hog hol van e a antianag. Erre a anag, illetve antianag eg további tulajdonsága sugall eg résleges válast. A megfigelések serint a hidrogénatom csak addig stabil, amíg nem találkoik eg antihidrogén atommal (általánosabban, amíg nem találkoik anag és antianag). Ha e a találkoás létrejön, akkor a résecske és a antirésecske megsemmisül, annihilációs folamat során más résecskékké, végeredménben fotonokká alakul. Legegserûbb példa a elektron poitron pár, amel két vag több fotonból álló sugárássá (nugalmi tömeg nélküli anaggá) váltoik át. Ugane a sorsa eg többlépcsôs folamat végén a proton antiproton párnak is, bár a sétsugárárás eredméneként elsô lépésben még tömeges résecskék is, javarést pionok, keletkenek. E magaráa, hog lokálisan, perse galaktikus léptékben, vag csak anag, vag csak antianag lehet jelen. Csakhog a csillagások nem látnak antianagból álló galaisokat a távolban sem. Lehet, hog anag és antianag egenértékûsége, a anag antianag simmetria mégsem pontosan iga? Lehet, hog csak a kísérleteink nem elég pontosak ahho, hog et földi tapastalatok alapján is belássuk? Antihidrogén-kísérletek A fenti kérdések régóta foglalkotatják a kutatókat, és sámos kísérletet hajtottak már végre (illetve tervenek), hog a válast megtalálják. Ahelett, hog a eges antirésecskéket külön-külön visgálnánk, célserûbb a belôlük felépülô össetett résecskékkel (általános értelemben vett atomokkal) foglalkoni. A legegserûbb antiatom, a antihidrogén, eg kéttest kötött állapot, mel a elektrodinamikában können keelhetô, energiasintjei pontosan sámolhatóak. A hidrogén esetében a elméleti és kísérleti eredmének igen jó egeést mutattak. A anag antianag simmetria ellenôrésére elég lenne kimérni a antihidrogén energiasintjeit, és össevetni aokat a hidrogén igen pontosan ismert energiasintjeivel. Bármiféle signifikáns eltérés arra utalna, hog anag és antianag nem pontosan uganolan. Perse a antihidrogénnel való kísérleteéshe elôsör létre kell honi a antihidrogént, és e, mint látni fogjuk, nem is olan könnû feladat annak ellenére, hog a két alkotórését már a 50-es évekre felfedeték. Ahho, hog a antiproton és a poitron össeálljanak antihidrogén atommá, kellôen köel kell honi ôket a koordinátaés a impulustérben is. E pedig, mivel ellentétes elektromos töltésûek, nem könnû feladat. A elsô antihidrogén atomokat 1995-ben a CERN LEAR (Low-Energ Antiproton Ring) nevû tárológûrûjében hoták létre. A sükséges antiprotonokat uganúg állították elô, mint 1955-ben Amerikában: protonokat ütkötettek eg álló céltárgba. A keletkeô résecskék köül kiválogatták a antiprotonokat, amelek atán a tárológûrûbe kerültek. A tárológûrûben a antiprotonok útjába eg céltárgat heletek. Ennek a céltárgnak nagon vékonnak (vag ritkának) kellett lennie, hog a keletkeô antihidrogén atomok ne semmisüljenek meg már a céltárgon belül. Et eg enon gásugár formájában valósították meg. Amikor eg antiproton kerestülhalad eg enon atom magjának a elektromos terén, kis valósínûséggel elektron poitron pár keletkeik. A poitron (ismét csak kis valósínûséggel) befogódhat a antiproton terébe. Aok a antiprotonok, amelek nem alkottak antihidrogén atomot, a tárológûrû mágneses terében továbbra is a körpálájukon maradnak. A keletkeett antihidrogén atomok visont, mivel semlegesek, elhagják a tárológûrû mágneses terét a körpála érintôje mentén, és a útjukba heleett detektorokba csapódnak, ahol végül a antiproton és a poitron is megsemmisül (annihilál). A olan esemének utaltak antihidrogén keletke- BARNA ÁNIEL: ANTIANYAG-VIZSGÁLATOK A CERNBEN 151
ésére, ahol uganaon pontból néhán pion, illetve két, egmással ellentétes iránú foton repült ki. 11 antihidrogén atom keletkeését figelték meg. A amerikai Fermilab laboratóriumban késôbb eg hasonló kísérletben körülbelül 100 antihidrogén atomot sikerült megfigelni. A keletkeett antihidrogén atomok sáma egrést igen kicsi volt, másrést nag sebességgel hagták el a tárológûrût, lehetetlenné téve, hog rajtuk komol méréseket végeenek. etektálásuk a megsemmisülésük által történt. A kísérletek eredméne a antihidrogén létének bionítása volt (bár ebben a antiproton és poitron felfedeése óta senki sem kételkedett). A antianag elôállítására solgáló kísérletek követkeô generációja sintén a CERN-ben sületett meg. A ehhe sükséges berendeés eg új tárológûrû volt, amel a A (Antiproton ecelerator, Antiproton Lassító) nevet viseli. Mint a neve is mutatja, e a gûrû éppen a fordítottja a résecskefiikai laboratóriumokban megsokott berendeéseknek: nem egre nagobb energiákra gorsítja, hanem lassítja a benne tárolt résecskéket. Erre aért van sükség, mert a antiprotonokat továbbra is úg a legcélserûbb elôállítani, hog nagenergiájú protonokat lônek eg fém céltárgba. A keletkeô antiprotonok ebben a folamatban is nag energiával rendelkenek, a kísérleteknek visont minél lassabb antiprotonokra lenne sükségük. (Hisen minél kisebb eg antiproton és eg poitron egmásho visonított sebessége, annál valósínûbb a antihidrogén keletkeése.) A tárológûrû eg ciklusa során a antiprotonok energiája 5,3 MeV-re csökken, majd kiengedik ôket a rajta dolgoó kísérletek valamelikének. Bára 5,3 MeV energia igen alacsonnak sámít a CERN-ben, még mindig túl nag ahho, hog hatékonan lehessen antihidrogént elôállítani. A antiprotonok további lassítása például a úgneveett Penning-csapdában lehetséges. E a berendeés elektromos és mágneses 1. ábra. a) Penning-csapda. A mágneses tér / iránban, a gûrû alakú elektródák elektromos tere pedig iránban tartja beárva a töltött résecskéket. b) Egmásba ágaott potenciálvölgek antiproton és poitron egüttes csapdáásáho. a) B potenciál teret alkalma töltött résecskék csapdáására (1.a ábra). A tengellel párhuamos mágneses tér megakadáloa, hog a résecskék radiális ( vag ) iránban elsökjenek. A gûrû alakú elektródákra kapcsolt fesültség pedig eg elektromos potenciálvölget ho létre a tengel mentén, íg a résecskék ebben a iránban sem tudják elhagni a csapdát. Amikora antiprotonok megérkenek a tárológûrûbôl, e a potenciálvölg a belépési oldalon nitva van. A antiprotonok a túloldali potenciálfalról vissapattannak, eddigre aonban a belépô oldalon beárják a potenciálvölget aáltal, hog eekre a elektródákra igen gorsan rákapcsolják a megfelelô fesültségeket. A csapda elé rendserint még eg igen vékon fóliát is elhelenek. A een való áthaladás során a antiprotonok energiát vestenek, íg nagobb sámban lehet ôket a csapdában tartani. A módser hátrána, hog a antiprotonok eg rése annihilál a fólia anagával. A csapdáás aonban önmagában nem lassítja (vag más sóval hûti) a antiprotonokat. Ahho, hog tovább lassítsuk ôket, energiát kell elvonni tôlük. E a úgneveett elektronhûtés: a csapdába elektronokat is betöltenek. Mivel eeknek a töltése éppúg negatív, mint a antiprotonoké, a elektromos potenciálvölg eekre is beáró, nem tudják elhagni a csapdát. A antiprotonok energiát adnak át a elektronoknak a velük való ütköések során, ameltôl aok a erôs mágneses térben végett körkörös mogás köben kibocsátott sinkrotronsugárás formájában sabadulnak meg. Miután a antiprotonok a csapdában lelassultak, már csak össe kellene honi ôket a poitronokkal 1 és várni. Mivel aonban a poitronok poitív töltésûek, ugana a potenciálvölg, amelik a antiprotonokat csapdáa, sámukra potenciálheg, aa a csapda köepétôl elfelé tasítja ôket. Eért két egmásba ágaott potenciálvölget kell kialakítani (1.b ábra). A CERN A tárológûrûjén két kísérlet dolgoott a kedetektôl fogva antihidrogén elôállításán: a ATHENA 2 és a ATRAP 3. A elsô publikáció hideg (aa kis mogási energiájú) antihidrogén atomok keletkeésérôl a ATHENA-kísérlettôl sármaik 4, csak alig valamivel megelôve a ATRAP-kísérletet. Mindkét kísérlet a fenti technikát alkalmata antihidrogén elôállítására, aonban a detektálási módserük különböô. A keletkeô antihidrogén atomokra, mivel semlegesek, már nem hat a csapda elektromágneses tere, eért aok sabadon távonak. A ATHENA-kísérletben eek a antihidrogén atomok beleütkönek a csapda elektródáiba és annihilálnak. A ilenkorjellemô esemént a csapda köré heleett detektorok éslelik: aonos helrôl jövô két, egmással el- b) p e + 1 A antihidrogén elôállításáho sükséges poitronokho sokkal egserûbben jutunk. Bionos radioaktív, β + -bomló anagok (például 22 Na) solgálnak forrásként. 2 http://athena.web.cern.ch/athena/ 3 http://hussle.harvard.edu/~atrap/ 4 Nature 419 (2002) 456, http://athena-positrons.web.cern.ch/ ATHENA-positrons/wwwathena/ocuments/nature01096\_r.pdf\ E a elsô cikk még minteg 50 000 antihidrogén atom keletkeésérôl sámol be. Aóta a gártott antihidrogén atomok sáma milliós nagságrendû. 152 FIZIKAI SZEMLE 2006 / 5
2. ábra. Eel a áramelrendeéssel lehet olan mágneses teret elôállítani, amel a csapda köéppontjában rendelkeik minimummal, és íg alkalmas a antihidrogén atomok csapdáására. lentétes iránba repülô foton a poitron annihilációjából, valamint néhán uganonnan jövô pion a antiproton annihilációjából. A ATRAP-kísérletben a csapdából kirepülô antihidrogén atomok erôs elektromos téren haladnak át, és e újra ioniálja ôket. A poitronjuktól megfostott antiprotonokat eg másik csapda ejti rabul. Végül et a csapdát kikapcsolják, és a sétrepülô antiprotonokat a annihilációjuknak kösönhetôen detektálják és sámolják meg. A ioniáló elektromos tér erôsségének váltotatásával e a módserlehetôséget ad a keletkeett antihidrogén atomok kötési energiájának, aa a kvantumállapotuknak a meghatároására. A antihidrogén keletkeését mindkét kísérletben most is a megsemmisülése jeli. A anag antianag simmetria visgálatáho aonban jó lenne magát a antihidrogént csapdáni, hog alaposabb, például léerspektroskópiai visgálatnak vethessük alá. Mivel a antihidrogén elektromosan semleges, e nem könnû feladat. A lehetôség a mágneses dipólmomentum kihasnálásában rejlik. Eg mágneses dipólus energiája külsô mágneses térben Φ = µ B, ahol µ a mágneses dipólmomentum. A kvantummechanika serint (amenniben eg 1/2-spinû résecske mágneses dipólmomentumáról van só) a mágneses dipólmomentum irána vag megegeik, vag ellentétes a külsô tériránával, úghog a képlet a követkeôképpen írható: Φ = ±µb. Ha a mágneses térnagsága (és eáltal a dipólus energiája) helrôl helre váltoik, akkor ennek megfelelôen a dipólusra F = ±µ B erô hat. Amenniben a dipólmomentum irána a külsô térrel ellentétes, e a erô abba a iránba mutat, amerre a mágneses tér csökken. A antihidrogén esetében bonolultabb a helet, hisen e két, saját mágneses momentummal rendelkeô résecskébôl áll. Továbbra is iga aonban, hog a különböô spinkonfigurációk 5 energiái különböôképpen tolódnak el a mágneses tér nagságától függôen. Bionos konfigurációkra olan erô hat, amel a csökkenô tér iránába mutat (kis-tér keresôk), más konfigurációkra visont a növekvô tér iránába mutató erô hat (nag-tér keresôk). A kis-térkeresô konfigurációkat csapdáhatjuk eg olan mágneses térrel, amelnek a csapda köéppontjában minimuma van. Például a 2. ábrán látható csapdában ilen mágneses tér valósul meg. E a csapdáó erô igen kicsi, eért eredménes hasnálatáho a sükséges, hog a keletkeô antihidrogén mogási energiája kicsi legen. Et a módsert kívánja alkalmani a ATHENA foltatásaként létrejött ALPHA-kísérlet. 5 A antiproton és a poitron spinjének egmásho, illetve a külsô térhe képesti irána. Újabban a ASACUSA-kísérletben 6 is hasnáltak Penning-csapdát antiprotonok tárolására. Eel aonban (egelôre) nem antihidrogén, hanem etrém kis energiájú antiprotonnaláb elôállítása a cél. Módserükkel eddig nekik sikerült a legtöbb (10 6 ) antiprotont csapdáni a A gûrû eg ciklusában. Ehhe a sikerhe jelentôsen hoájárult a kísérletnek eg nag elismerést kiváltó esköe, a úgneveett RFQ (radio-frequenc quadrupole decelerator, rádiófrekvenciás kvadrupól lassító), amel a A-bôl érkeô antiprotonokat 100 kev nagságrendû energiára lassítja le, eáltal sokkal hatékonabbá téve a csapdáást. A ASACUSA-csoport eddig fôleg egotikus atomok spektroskópiájával foglalkoott (lásd követkeô fejeet), és csak újabban csatlakoott a antihidrogén elôállítását céló kísérletekhe. E a csoport (melnek a serô is tagja) a ellentétes töltésû antiprotonok és poitronok egüttes csapdáására eg másik módsert kíván alkalmani. A elv már régóta ismert: oscilláló, inhomogén elektromos térben eg töltött résecskére ható erô idôátlaga abba a iránba mutat, ahol a oscilláló tér amplitúdója kisebb. Miért? Tegük fel, hog a elektromos potenciál a tengel mentén Φ = Φ 0 2 függvén serint váltoik (Φ 0 > 0). E eg poitív töltésû résecskére néve vonó (csapdáó), eg negatív töltésû résecskére aonban a = 0 ponttól elfelé tasító erôt jelent. Eg Φ = Φ 0 2 potenciál visont a poitív résecskéket tasítja, a negatívokat vona. Mi történik, ha et a két teret idôben periodikusan egmásba váltotatjuk? Vegük at a idôpillanatot, amikor a résecskénkre ható erô a köéppont felé mutat. A résecske ebbe a iránba elmodul. A tér köben ellenkeô elôjelûre váltoik, eért eg a résecskét kifelé tasító erô jelentkeik. A résecske aonban most márköelebb van a köéppontho, mint korábban, eért kisebb kifelé tasító erô hat rá, mint a korábbi, befelé vonó erô volt. A eredô hatás tehát a köéppont felé mutat, a résecske töltésétôl függetlenül. A een a elven mûködô csapdákat Paul-csapdának hívják. Kidolgoásáért Wolfgang Paul 1989-ben kapott fiikai Nobeldíjat. A ASACUSA-kísérletben eg ilen elv serint mûködô berendeéssel terveik megoldani a ellentétes töltésû résecskék eg helen való csapdáását. Bár ilen berendeést már korábban is alkalmatak ionok csapdáására, két ennire eltérô tömegû résecskének a egüttes fogvatartása új és igalmas lépés les, amel nem kevés probléma megoldását tesi sükségessé. A keletkeô antihidrogén atomok a tervek serint eg antihidrogén nalábot alkotnának, amelet a antihidrogén 1s állapota hiperfinom felhasadásának kimérésére lehetne hasnálni. Et a felhasadást a antiproton és a poitron spinjének kölcsönhatása okoa. Inhomogén mágneses térben a felhasadt állapotok némelike kis-tér keresô les (aa a mágneses tér minimuma felé mutató erô hat rá), mások visont nag-tér keresôek lesnek. Eg setupól mágnes (3.a ábra), amelnek a tengel mentén minimális a térôssége, solgál a kis-tér keresô állapotok kiválogatására. Eeket a állapotokat e a elsô mágnes fókusálja, a nag-tér keresôket pedig kisórja 6 http://asacusa.web.cern.ch/asacusa/ BARNA ÁNIEL: ANTIANYAG-VIZSGÁLATOK A CERNBEN 153
oldalra (3.b ábra) 7. A mágnes után elheleett mikrohullámú üregbe már csak a kis-tér keresô állapotok jutnak el. Ha itt nem történik velük semmi, akkor a második setupól mágnes ismét fókusáló (aa átengedô) módon fog viselkedni sámukra, és becsapódnak a berendeés végén elheleett detektorba. Ha aonban a üregben levô mikrohullámú tér frekvenciája megfelelôen van hangolva, akkorátmenetet indukál: a eddigi kis-tér keresôket átbillenti nag-tér keresô állapotba. Eeket a második mágnes kisórja oldalra, és nem jutnak el a utána elheleett detektorig. A mikrohullámú tér reonanciafeltételét tehát a jellemi, hog ekkornem találunk a detektorba csapódó antihidrogén atomokat. Eel a módserrel a két állapot köötti energiakülönbség meghatároható, amelbôl aután a antiproton mágneses momentumára lehet követketetni. a) b) setupól setupól detektor Egotikus atomok Eg sokásos atomban a poitív töltésû mag körül elektronok keringenek. A elektronok negatív töltésük miatt vannak a magho kötve. Felmerülhet a kérdés, hog vajon lehetséges-e más negatív töltésû résecskéket is befogatni eg atomba. A válas erre a kérdésre: igen. 8 Sikerült már elôállítani olan atomokat, amelekben a egik elektront negatív müon vag kaon helettesíti. Eek a atomok amiatt is rövid élettartamúak lesnek, hog mind a müon, mind pedig a kaon elôbb-utóbb elbomlik. A antiproton is negatív töltésû. Vajon ki lehet-e cserélni eg atomi elektront antiprotonra is? A válas erre a kérdésre is: igen. E talán elsôre kicsit meghökkentô, hisen a antiprotont (hasonlóan a protonho) a atommagban seretnénk elképelni, nem pedig a atommag körül keringve. 9 Ilen atomokkal mára 80-as években is kísérletetek. Például sintén a CERN LEAR nevû gûrûjén antiprotonokat lôttek eg ólom céltárgba. A antiprotonok idônként kiütöttek eg elektront a ólomatomokból, a helükre léptek, majd pillanatok alatt lebukdácsoltak a egmást követô energiasinteken, míg végül a maggal érintkeve annihiláltak. E a annihiláció igen hamar bekövetkeett, de a energiasinteken való lelépkedés során kibocsátott röntgensugárás energiáját (aa a energiasintek köötti különbséget) kimérve meg lehetett határoni például a antiproton mágneses momentumát. Sokáig at hitték, hog a össes antiprotonos atom igen rövid élettartamú. 1991-ben aonban a Tokiói Egetem kutatói felfedeték, hog a antiprotonos héliumra e nem iga. A héliumba befogódott antiprotonok kis rése ( 3%) olan kvantumállapotba kerül, amelnek a élettartama néhán mikrosekundum (metastabil állapotok). E 7 E a terveett kísérlet némileg hasonlít a klassikus Stern Gerlachkísérlethe, amelben eg inhomogén mágneses tér a rajta áthaladó 1/2 spinû résecskenalábot 2 résre válastotta, a résecskék spinjének a mágneses térhe visonított állása serint. 8 Ebben a témában eg korábbi cikk bôvebb információval solgál: http://www.kfki.hu/fsemle/archivum/fs0403/hd0403.html 9 A legegserûbb ilen antiprotonos atom a protónium, a hidrogénnek eg antiprotonosított váltoata, amel eg proton és eg antiproton kötött állapota. mikrohullámú reonátor 3. ábra. a) Setupól mágnes a spinselekcióho. A antihidrogén atomok a tengel iránában haladnak át a mágnesen. b) A antihidrogén 1s állapot hiperfinom felhasadásának mérési válata. már elegendô idô a léerspektroskópiai visgálatra. A ASACUSA-kísérlet keretében ilen kutatások is folnak. A antiprotonokat hélium gába lövik, amelet detektorok vesnek körül. Eek a detektorok éslelik a antiprotonok annihilációja során keletkeô töltött résecskéket, elsôsorban pionokat. A detektorok jelének idôbeli lefutását néhán mikrosekundumni ideig sámítógépek rögítik (idôspektrum). A antiprotonok nag rése aonnal annihilál, hatalmas csúcsot idéve elô a idôspektrum elején. A metastabil állapotokba került antiprotonok visont sokkal elnújtottabb jellefutást eredménenek, néhán mikrosekundum idôállandóval. E alatt a idôtartam alatt eg léerimpulust lônek a gába. Ha a léerfrekvenciája megfelelôen van hangolva, akkor átmenetet indukál eg metastabil és eg rövid élettartamú állapot köött. A metastabil állapotból a instabil állapotba átlökött antiprotonok gakorlatilag aonnal annihilálnak, eg nag csúcsot okova a detektorok idôspektrumában (a léerimpulussal egidôben). A léerfrekvencia függvénében néve ennek a csúcsnak a nagságát a átmenetek energiája igen pontosan meghatároható. A antihidrogénnel ellentétben most nem annira egserû megmondani, hog mit jelentenek eek a eredmének a anag antianag simmetriára vonatkoóan, mivel nincsenek más kísérleti eredmének, amelekkel össe lehetne hasonlítani ôket. A energiasintek elméletileg kisámolhatóak, 10 ha feltételeük, hog a antiproton a protonnal aonos tömegû. A kísérleti és elméleti eredmének össevetésébôl lehet atán követketetni a proton és antiproton tömege köti esetleges eltérésre. Jelenleg a elméleti és kísérleti eredmének igen nag pontossággal megegenek, at igaolva, hog a proton és antiproton tömege 2 10 9 -es pontossággal aonos. Jelenleg e a antiproton tömegére vonatkoó legpontosabb mérés. 10 Bár eek igen bonolult háromtest kvantum-elektrodinamikai sámolások 154 FIZIKAI SZEMLE 2006 / 5
Kitekintés A antianag a tudomános-fantastikus mûvekben is felbukkan, méltán. Valóban érdekes a termésetnek e a kettôssége. an Brown: Angalok és émonok 11 címû könvében eg titkos társaság antianagbombával akarja megsemmisíteni a Vatikánt. A antianagot a CERN-bôl lopják el. Mint fentebb bemutattuk, antianag valóban léteik, és minden serônek joga, hog iga téneket is felhasnáljon eg igalmas és fordulatos mûben. Sajnálatos aonban, ha e a könvben sereplô néhán valóságos tén a olvasók sámára a többi, fiktív dolog igaolásaként solgál, ha a olvasók termésettudomános ismereteiket eg (tévedésektôl hemsegô) regénbôl serik. A igaság és a fikció köötti határvonal meghúása nagon fontos, bár nilvánvalóan nem könnû feladat aok sámára, akik nem járatosak a adott tudománterületen. Mint korábban említettük, a töltött résecskék csapdáásának a egik leghatékonabb módsere a Penningcsapda. A e téren eddig legeredménesebb ASACUSAkísérletben 10 6 sámú antiprotont tudtak csapdáni a A gûrû eg ciklusában. A A gûrû ciklusai körülbelül 2 percig tartanak. Eg antiproton tömegének megfelelô energia 938 MeV. Eek serint 10 11 évi folamatos üem kellene ahho, hog a csapdában levô antiprotonok tömege 1 kilotonna TNT robbanási energiájának (4,184 10 12 joule) feleljen meg. Össehasonlításként: a Egesült Államok által eddig hasnált legkisebb atomfegver 0,01 1 kilotonna körüli. 11 Eg könvnek, írónak (vag politikusnak) a nilvánosság elôtti emlegetése sükségserûen reklámként, figelemfelkeltésként solgál, akár poitívan, akár negatívan nilatkounk róla. E a jelen cikk serôjének semmiképpen sem állt sándékában; ennek ellenére fontosnak látta et a rövid paragrafusni megjegést. A könv és een cikk serôjének névegbeesése is pustán a véletlen mûve Minde perse csak akkor lenne iga, ha minden eges ciklusban újabb és újabb egmillió antiprotont tudnánk elfogni a csapdában a addigiak mellé. E elvi okok miatt lehetetlen. Mivel a aonos töltésû résecskék tasítják egmást, eg bionos menniség után a kötük fellépô tasító erô legôi a ôket beáró elektromágneses erôket. rintkeésbe kerülnek a csapda falával és megsemmisülnek. Semleges résecskék (például antihidrogén) esetében e a probléma nem lép fel csak a, hog hogan csapdáuk ôket egáltalán. Van eg további nehéség, ami megkeseríti a antianag csapdáására vágó kutatókat (vag terroristákat). A antiprotonok nemcsak a csapda falával, hanem a csapdában levô gáatomokkal való találkoás során is megsemmisülnek. Huamosabb tárolásukho etrém nag vákuumra van sükség, eért eeket a csapdákat nagteljesítménû sivattúk solgálják ki folamatosan. Eenkívül folékon héliummal való hûtésük is sükséges, egrést a supraveetô mágnesek miatt, másrést a nag vákuum elérése céljából: a hûtött falakra kifagnak a gámolekulák. E a mechanimus is sükséges a ilen nag vákuumok elôállításáho. Eg ilen berendeés ellopása tehát nem könnû feladat, bitosítani kell a folamatos (nem csekél) áram- és héliumellátást. Még eg esetleges tévesme igénel eg megjegést: a antianag mint energiaforrás. Amenniben termésetes formában rendelkeésünkre állna antianag, a hasnálható lenne energiatermelésre. Elérhetô körneetünkben aonban nincs antianag, et igen nag energiák befektetésével nekünk kell elôállítani például nagenergiás résecskeütkötetésekben. A ennek során felhasnált energia soksorosa annak, ami atán antianag formájában ölt testet. ppen eért a antianag nemcsak energiaforrásként, de (drágán elôállított) üemanagként sem tûnik hasnálhatónak márcsak a tárolási nehéségek miatt sem. Horváth eső 16 VEM A CERNBEN MTA KFKI, RMKI A CERN alapításának ötvenéves évfordulója alkalmából sok minden történt: hatalmas ünnepségsoroat a CERNben királok és államelnökök résvételével, ünnepi ülések a rést vevô orságokban, a Magar Tudomános Akadémián is, valamint megemlékeô cikkek sokasága, kööttük eg tôlem is a Magar Tudománban. A jelenlegi írásom ürüge más: éppen 16 éve, hog a CERN-be járok, és a Fôserkestô felkért, hog írjam meg élméneimet. A CERN gorsítói A CERN gorsító-berendeéseinek egmásra épülô rendsere hihetetlenül bonolult, és sámomra mindig lenûgöô volt, milen jól mûködik. A mai rendser alapját képeô Proton-Sinkrotron (PS, a 1. ábrá n), amelet a brookhaveni Alternating Gradient Snchrotron mintájára építettek, 1959-ben kedett mûködni. A Super Proton- Sinkrotron (SPS, 1976) volt a elsô orsághatáron átívelô gorsító (addig a CERN esköei elfértek a svájci oldalon), aon fedete fel 1983-ban Carlo Rubbia csoportja a genge kölcsönhatást követítô W- és Z-boonokat. A SPS sámos nagserû egüttmûködést solgált ki, többek köött a jelentôs magar résvétellel kiviteleett NA49 nehéion-kísérletet is. Rá épül majd a a nalábrendser is, amel neutrínókat küld Köép-Olasorságba, a Gran Sasso-i neutrínóobservatóriumba: a távolság megfelelô a neutrínók egmásba alakulásának tanulmánoására. A Nag Elektron Poitron Ütkötetô (LEP Large Electron Positron Collider) 1989-ben kedett mûködni a CERN-ben, akkor még a stanfordi (USA) lineáris ütkötetôvel aonos energián, a Z-boon tömegének megfelelô 91 GeV-en. 1995-tôl kedve a LEP gûrûjében a résecskeenergiát fokoatosan a duplájára emelték, utolsó évé- HORVÁTH EZSŐ: 16 VEM A CERNBEN 155