Az 1970-es években a Standard Modell az elméleti fizika diadalaként vonult be a köztudatba, egyesítve magában mindent, amit akkoriban a szubatomi részecskék kölcsönhatásairól tudni lehetett. Ma már csak egy némileg foghíjas elméletként, egyszerű lépcsőfokként tekintenek rá, ami valami egészen máshoz vezet.

A Standard Modell részecskefizikai mivolta miatt nem képes megmagyarázni többek közt a gravitációt, és csupán a hagyományos anyagot írja le, ami a teljes világegyetem viszonylag kis részét tölti ki. A francia határon fekvő svájci CERN 2,3 milliárd dolláros Large Hadron Collider-e (LHC) újabb lendületet adhat a fizika legnagyobb erőfeszítésének, egy átfogó elmélet létrehozásának, ami a természet összes fizikai jelenségét leírja. A 100 méteres mélységben fekvő, 27 kilométer hosszú köralagutat 2007 nyarán kapcsolják be először, amikor is két részecskesugarat ütköztetnek frontálisan egymásnak rendkívül nagy sebességgel, újraalkotva a világegyetem által az ősrobbanás után megélt pillanatokat.

Egy szerelő az egyik mágnes társaságában

A sugarak ütközése új részecskék áradatát idézheti elő, feltárva egy a Standard Modellen túlmutató új fizikát. Ennek érdekében az LHC-nek sokkal nagyobb energiákat kell mozgósítania, mint a korábbi részecske ütköztetők. A protonokból vagy ólom-ionokból álló részecskesugarakat a Cern már létező részecskegyorsítóiban állítják elő, majd befecskendezik az LHC-be, ahol újabb elektromos impulzussal gyorsítják őket, hogy elérjék végső, 7 trillió voltos energiájukat. A sugarak körkörös szállításának feladatát 1232 dipól mágnes látja el az LHC körül.

A mágnesek szigorú minőségi teszten esnek át, mielőtt leeresztenék őket az alagútba. Tesztelésük -271 Celsius fokon (1,9 Kelvin), az LHC üzemi hőmérsékletén folyik, ami csupán egy árnyalattal magasabb az abszolút nulla foknál, és hidegebb, mint a világűr vákuuma. A mágneseket folyékony héliummal hűtik le erre a rendkívül alacsony hőmérsékletre. A hélium 2,17 Kelvinnél már egészen elképesztő tulajdonságokat szerez, egyfajta "szuperfolyadék" állapotba kerül, közel nulla viszkozitással folyik és szokatlanul magas lesz a hővezető képessége. Ezek a tulajdonságok teszik alkalmassá a hűtésre és a hatalmas szupravezető rendszer stabilizálására. Az 1232 mágnes összehangolása sem kis feladat, azonban 2007-ben 27 kilométernyi műszerezettségnek és irányítórendszernek kell tökéletes összhangban működni, ami óriási kihívás.

Folyamatban az Atlas detektor összeszerelése

A két sugár az LHC gyűrű 4 pontján fogja keresztezni egymást, ahol a részecskék egy része frontálisan találkozik egymással. Ezeknél a pontoknál egy-egy házméretű detektort helyeznek el az ütközésekből létrejövő új részecskék mérésére, minden egyes detektorhoz egy külön fizikus csoportot rendelnek. A detektorok közül kettő, az LHCb és az Alice névre keresztelt meghatározott fizikai jelenségeket fog megvizsgálni, míg a másik kettő, az Atlas és a CMS "általános célú" detektorokként vannak megjelölve. Utóbbiaknak a jelenleg mindössze feltételezett Higgs-bozonokat kell azonosítaniuk, melyeket a Standard Modellben betöltött meghatározó szerepük miatt, többnyire "Isten-részecskeként" emlegetnek. Emellett keresik az úgy nevezet szuperszimmetrikus részecskéket és az extra dimenziókat is.

A szimulációk szerint valami ilyesmi lesz a Higgs jel

A Higgs-bozon megmagyarázza, miért van az összes többi részecskének tömege. Az elmélet szerint a részecskék egy mindent átható mezővel, a Higgs-bozonok által táplált Higgs-mezővel való kölcsönhatásokból szerzik tömegüket. Gyors sikert azonban ne várjunk, mivel egy felfedezéshez bejelentéséhez közel egy évnyi adathalmazra lesz szükség, viszont cserébe talán egy újabb nagy rejtélyre, a sötét energiára is fény derülhet. 1998-ban két kutatócsoport is bebizonyította, hogy a sötét energia gyorsítja az univerzum tágulását. Később az is kiderült, hogy a sötét energia több mint 70%-át alkotja a világegyetemnek, viszont a legjobb elméletekkel sem sikerül magyarázatot adni mivoltára.

John Ellis, a Cern vezető tudósa szerint azonban a Higgs-mező tökéletes jelölt lehet a sötét energia forrására. Szerinte a Higgs-mechanizmus a tér egészét betölti egy mezővel. A gravitációs mezővel ellentétben, ami csak a Nap és a galaxis középpontja körül erős, a Higgs mezőnek alapvetően mindenhol ugyanazt az értéket kellene mutatnia, amiből eljuthatnánk a sötét energiához. Van azonban ezzel az elképzeléssel egy kis probléma: a Higgs-mező bevonásával 120-szor több sötét energiát kapnánk, mint amennyinek elméletileg lennie kellene, Ellis azonban tökéletesen elégedett lenne egy ilyen felfedezéssel is, szerinte a többlet okain már ráérnének utána töprengeni.

Akárhogyis, az LHC kísérlet közelebb vihet egy áttöréshez, és az sem kizárt, hogy valami teljesen váratlan felfedezéssel szolgál majd világegyetemünk működéséről, ami talán még nagyobb elégedettséggel töltené el a tudósokat.

Oldal: Kritikus forduló­pont­hoz érkezik a fizika
Tudomány & Technika - © 2008 - 2024 - pipunet.hupont.hu

A HuPont.hu ingyen adja a tárhelyet, és minden szolgáltatása a jövőben is ingyen ...

ÁSZF | Adatvédelmi Nyilatkozat