A CERN magyar szemmel


Nagy hadronütköztető (LHC) és “isteni részecske” – sokaknak ez jut eszébe az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet, a CERN hallatán. A genfi szervezet az univerzum alapvető kérdéseire keresi a választ, “melléktermékként” pedig olyan fejlesztések kerültek ki “boszorkánykonyhájából”, mint a Web, amelynek egyébiránt emléktáblája is van a zegzugos komplexum egyik folyosóján.

cernAz itt végzett munka előrébb viszi a világot, a CERN a tudomány révén előmozdítja a nemzetközi együttműködést. Az itt dolgozó magyar szakemberek fontos kísérletek résztvevői, és mert az LHC jelenleg áll, volt alkalmuk bepillantást nyújtani újságíróknak a munkájukba.

A szervezet iránti érdeklődést mutatja, hogy idén már 100 ezer látogatót várnak, magyarok viszont még mindig kevesen jönnek – mondja Garai Zsuzsanna, a CERN Látogatóközpont munkatársa. A menzáján épp úgy látni kiltet viselő skótokat, mint japánokat, a hely valóságos Bábel, mindenféle nyelvet hallani. A különbségek ellenére van egy közös nyelv is, mégpedig a tudomány, a kutatókat a kiválóság vezérli.

Bizonyára ez vezetett a világ legnagyobb hadronütköztetőjének megépítéséhez is: a 27 kilométeres gyűrűn másodpercenként 11 ezerszer fut végig ellentétes irányban két protonnyaláb, a precizitás olyan fokú, mintha valaki át akarna lőni a tű fokán, csak épp a tű a Holdon van – jegyzi meg Szillási Zoltán, az LHC négy kísérlete közül a CMS-nek a munkatársa. Mind a négyben – ATLAS, ALICE, CMS, LHCb – van magyar, a CERN egyetlen részecskelassítójában és egy régebbi kísérletben is dolgoznak magyarok, de vannak, akik külföldi egyetemek “színeiben” vagy a CERN munkatársaként.

lhc-aerialA velük folytatott beszélgetésből kiderült, az egyéni sikernél fontosabbnak tartják a világ megismerését. Pedig előfordul, hogy a tesztidőszakban két-három hónapon át heti hét nap akár 10-12 órát is dolgozniuk kell. Bár mind kiváló fizikusok, elmondásuk szerint még nekik is érdemes “ismeretterjesztést” tartani. A Higgs-részecskével kapcsolatban pedig nem az érdekli őket igazán, hogy majdnem biztosan megvan, hanem az, hogy miként lett meg, mert ebből lehet sokat tanulni.

A kísérletek egyfajta “mikrokozmoszok”, még saját alkotmányuk is van, és ha ugyanazt a kérdést vizsgálják, a kutatók nem osztják meg egymással a fontos eredményeket, azért, hogy ne befolyásolják a másikat.

Így van ez a “két Eiffelnél”, a CMS-nél is. A súlya 14 ezer tonna – vagyis a híres toronyénak kétszerese -, átmérője 14 méter, és eltérően az ATLAS-tól rendkívül kompakt szerkezet. A 3000 fős CMS nióbium-titán mágnesrendszere az egyik legerősebb a világon. A kísérletben 66 pixeles géppel fényképezik az ütközéseket – mondja Veres Gábor, a CMS tíz fizikuscsoportja egyikének vezetője, a CERN munkatársa. Másodpercenként 40 millió felvétel születik, ezekből választják ki a szekundumonkénti 100 ezer legérdekesebbet.

A bizonyos típusú részecskék energiáját mérő kaloriméter 86 ezer különleges kristályból áll, az ezeken átjutó hadronokat bronzszendvicsek fogják fel. A bronz a leszerelési programból, Oroszországból érkezett – jó példa ez arra, hogy a CERN a tudomány révén szolgálja a békét. A müonok még a bronzon is átjutnak, őket müonkamrák fogják fel. A müonok azért fontosak, mert például a Higgs-bozon négy müonra tud bomlani, így általuk következtetni lehet a részecskére – fejti ki a fizikus.

Az itt dolgozó magyar szakemberek legfontosabb feladata a müondetektorok pozicionálása. Amikor ugyanis bekapcsol a mágnesrendszer, óriási erők lépnek fel, ezért fontos figyelni a szerkezet mozgását. A föld mozgása, a közeli Genfi-tó vízszintje, de még a Hold fázisai is befolyásolják a CMS-t, hiába 14 ezer tonna. A környező hegység mészkő, amely tavasszal megszívja magát vízzel, ezt is figyelembe kell venni – részletezi Szillási Zoltán, a technikai csoport tagja.

cern1A CMS 90-100 méteres mélységben van, az út 70 másodperc lifttel. A felvonó közelében egy falat a kollégák egy részéről készült fotók borítanak, sok köztük a nő. “Nőnapon egyszer az összes műszakvezető nő volt, csak az egyik irányítói székbe nem találtak nőt” – emlékszik vissza Veres Gábor.

A nagy hadronütköztetőben a CMS az egyetlen, ahol a mélyben van látogatóplatform. Zajlik a felújítás, amelyet technikai koordinátor felügyel, a kétéves leállás idejére órára pontosan le van bontva a munkamenet.

A CMS-t már megépíteni sem volt egyszerű, a 20 éves szerkezet 16-17 év alatt lett kész, a felszínen szerelték össze, majd szeletenként engedték le és illesztették be az alagútba. Az összeszerelés pontosságán tíz évig dolgoztak.

Az LHC ALICE-kísérlete ezzel szemben a föld alatt épült meg, 70 méter mélyen. A hadronütköztető ugyanis síkban döntött, mert azonos kőzetrétegben akarták tartani.

Az ALICE kisebb a CMS-nél, 1300 fős. Komplex detektor, nem részecskefizikai, hanem nehézion-céllal működik a proton-proton  reakciók mellett az évente csak egy-egy hónapos ólom-ólom ütközések vizsgálatára fókuszálnak. Míg a CMS és az ATLAS igen/nem típusú kérdésekkel foglalkozik, a nehézion-fizika több részecske együttes viselkedését vizsgálja. A cél univerzum korai állapotának megismerése, az, hogy mi volt mikromásodpercekkel az ősrobbanás után – mondja Barnaföldi Gergely Gábor, a magyar ALICE-csoport vezetője. Az ALICE-t sokan időgépként is emlegetik, itt “fő” a nagyon sűrű és extrém magas hőmérsékletű “ősleves”, a kvark-glüon plazma, amelynek az előállítása és a vizsgálata a cél.

Itt van a világ legnagyobb RICH-detektora, amely azonnal megmondja, milyen részecskék születettek az ütközésben. A többi ponton nincs azonnali válasz erre. Ez nagyon fontos az “ősleves” miatt – magyarázza a Wigner-központ fizikusa. Az ALICE-ben is van orosz “véna”: a távolra szóródó részecskék elkapásához egy olyan “tölcsért” építettek be, amely az atombombához kell, és egyenesen az atomvárosból érkezett.

A magyar szakemberek kezdetektől benne voltak az ALICE-ben, többek közt az időprojekciós kamrákkal (TPC) kapcsolatos munkákban. A legfontosabb mégis a DDL (Detector Detector Link), a magyar fejlesztésű adatgyűjtő rendszer. A DDL a detektorokban van, vagyis nagyon erős ionizáló sugárzást kell kibírnia.

A következő nagy projekt a DDL továbbfejlesztése, a DDL3. “Ezt a munkát szinte csak mi tudjuk elvégezni, nálunk van csak meg együttesen a tudáspotenciál” – hangsúlyozza Barnaföldi Gergely Gábor. Fontos a TPC fejlesztése is, az új kamrák más technológiával fogják detektálni a részecskéket. Ugyanígy jelentős munka az adatanalízis, amelynek fő iránya a nagy impulzusú azonosított hadronok vizsgálata, illetve a kvark-glüon plazmával kapcsolatos elméleti kutatás.

A magyar CERN-részvétel “ősrobbanását” a régen NA49, ma már viszont NA61 néven ismert kísérlet jelentette. A CERN-ben dolgozó magyar fizikusok közül sokan itt kezdtek. Manapság László András fizikus a lelke a kísérletnek.

121022_cernSzemben az LHC-vel, az NA61 fix céltárgyas ütköztetéseket végez. Itt is vákuumcsőben fut a nyaláb, de különböző céltárgyaknak ütköztetik. Proton-proton kísérletből érkező nyaláb esetén például folyékony hidrogén céltárgynak – fejti ki László András. Ő írja a 140 fős kísérlet adatfeldolgozó szoftvereit, és a fontos feladatok között említi a TPC-kiolvasókkal, illetve a rekonstrukciós szoftverrel kapcsolatos munkát. Utóbbi majdnem olyan bonyolult, mint a kísérlet maga.

Bár a fix céltárgyas ütközéseknél kisebb az energia, vannak olyan jelenségek, amelyeket ezeken az energiákon kell vizsgálni.

Egyetlen hely van a CERN-ben, ahol nem gyorsítják, hanem lassítják a részecskéket, az antiproton-lassító, az AD. Mindezt azért, hogy antianyagra vadásszanak. Barna Dániel, a Tokiói Egyetem kutatója, az AD ASACUSA-kísérletének résztvevője emlékeztet arra: antiproton nincsen, azt “kelteni” kell, mégpedig úgy, hogy protont egy céltárgynak vezetnek, majd kiválogatják az antiprotont. Az AD célja minél pontosabban megismerni az antiproton tulajdonságait, hogy össze lehessen hasonlítani az anyagot és az antianyagot, ezáltal közelebb jutni ahhoz, hogy miért csak anyag van a világegyetemben. A proton és az antiproton között vélhetően nincs különbség, ezt feltételezi a standard modell is. Ha lenne, az már az új fizikát jelentené – teszi hozzá.

cern1Az AD-ben végzik az antiprotonos hélium (a héliumatom egyik elektronját cserélik ki antiprotonra) spektroszkópiáját, további cél ennek az igencsak egzotikus atomnak a minél pontosabb mérése. Az egyik kísérlet függőleges, és antihidrogént ejt csapdába. A lassítóban mérik az antihidrogén gravitációját is. Antianyagra ezt még nem vizsgálták, így kérdés, hogy ugyanolyan-e, mint az anyagnál.

Az antihidrogén élettartama a vákuumtól függően végtelen is lehet, de a másodpercekig tartó csapdázáshoz is óriási vákuum és nagyon alacsony hőmérséklet kell – magyarázza Barna Dániel. Az antihidrogénhez antiprotonra és pozitronra van szükség, de nagyon kis sebességgel kell összehozni őket. Ehhez nagyon erős mágnes, a csapdázáshoz pedig erős mágneses és elektromos tér kell. Az AD-ben másféle mágnesek vannak, mint az LHC-ben, és míg a nagy hadronütköztetőben a rádiófrekvenciás rezonátorok gyorsítják a nyalábot, itt lassítják. Az antihidrogént amúgy 10-20 percre is csapdába tudják ejteni, de csak akkor derült ki, hogy sikerült-e, ha kinyitják a csapdát. Vakok vagyunk a kísérletre – érzékelteti Barna Dániel. Próbálkozásonként egyébiránt legfeljebb néhány antihidrogént tudnak csapdázni.

Amikor az LHC működik, az AD-be másfél percenként jön egy “lövés”. A fizikus megjegyzi, az AD “játszótér” mindent lehet csinálni: darut vezetnek, esztergapadjuk is van, ők viszik le a hűtéshez a héliumot – a CERN-ben egyébiránt több hélium van, mint a világ éves héliumgyártása -, de épp ezt szeretik a munkában.

“Szupermágnesek” nélkül nem lennének kísérletek, mert nem lenne, ami a pályán tartja a nyalábokat. Az LHC-ben például 1232 kétpólusú mágnes van, darabonként 27 tonnásak. A hadronütköztető teljesítményét a körgyűrű sugara és a mágnes ereje határozza meg, a mostani mágnesek azonban “csak” 9 tesláig bírják. A továbblépéshez új technológia vagy nagyobb alagút kell – magyarázza Bajkó Márta mérnök, a világ egyik vezető mágnestervezője. A CERN az új technológia kifejlesztése mellett döntött, mert az még mindig olcsóbb, mint egy nagyobb – 100 kilométeres – alagút. Emellett sokkal több hozadéka van – jegyzi meg a CERN munkatársa.

lhc_magnets_tunnelAz LHC-mágnesek szupravezetők: nincs bennük elektromos ellenállás, de ez csak bizonyos körülmények – például hőmérséklet, áramsűrűség – között igaz. A mostaniak nióbium-titánból vannak, a fejlesztés viszont nióbium-ónnal – 16 mágnessel – történik majd. Időben és pénzben a 16 új mágnes ugyanannyi lesz, mint az 1232 régi.

Az LHC fejlesztésének célja a luminozitás (adott idő alatt az egy nyalábbal nyert hasznos információ mennyisége) százszorosára javítása – emlékeztet. A régi mágnesek megmaradnak, a final focus mágneseket, amelyek az ütközési pontok közelében milliméteresről mikrométeresre préselik össze a nyalábot, cserélik ki. Az újak 12 teslásak és négypólusúak lesznek, 14 TeV-es energiájú nyalábok körpályán tartását is el tudják majd végezni.

Bajkó Márta már a mostani mágnesrendszer tervezésekor a CERN-ben volt. Felidézte, a nióbium-titán mágnesek Olaszországban, Németországban és Franciaországban készültek öt év alatt. Egyenként tesztelték őket, a kritikus helyekre kerültek a legjobbak – mert nincs két egyforma -, két-három év alatt vitték le őket a föld alá. 13 ezer amperrel kell megbirkózniuk, ez méterenként több tonna erőt jelen. A mágneseket rozsdamentes acél, vas és egy újabb réteg rozsdamentes acél veszi körül.

Forrás: MTI

2013.07.14. Száz megapixeles fényképezőgépet fejlesztettek ki Kínában

2013.07.11. Kiderítették az izomerő valódi eredetét az amerikai kutatók

2013.07.10. Az atomóránál is pontosabb órát fejlesztettek ki

2013.07.10. Gazdag ökoszisztémát rejthet a Vosztok-tó

2013.07.02. A nagy erejű földrengések még a vulkánokat is elmozdítják

2013.06.24. Magyar tanulmány a kvantummemória használatának eredményeiről

2013.06.21. Hamarosan halhatatlanná válhat az emberiség?

free counters

7 gondolat “A CERN magyar szemmel” bejegyzéshez

  1. Ez a kamu (hivatalos) rész. A komlomédia egy kicsit jobban utánanézhetn a dolgoknak és nem a hazugság-gyár, az MTI félretájékoztatását hozza le!

    Az igazság pedig ettől nagyon messze áll és a dolgok ott nem az emberiség érdekében történnek.

      1. Ez a cikk egy az egyben a hivatalos maszlag. Viszont a komlomedia teljesítménye eddig nem erről szólt, hanem kicsit utánanézett a dolgoknak. Kár hogy ezt már viszont bekajálta. Sajnálom. Nem én vagyok a “hírportál” hogy utánanézzek a dolgoknak, hanem ti. Amúgy meg hozhatnék cikkeket, forrásokat, vajon hiteles lenne neked? Persze a Magyar Talmudi Iroda az. S ahogyan reagáltál a kommentemre jelzi a felsőbbrendűségi képzeted, amivel nem fogok vitába szállni, mert úgyis vesztesként kerülhetek csak ki.

        Ha pedig zavarnak kommentjeim, nyugodtan töröld őket ki, akkor legalább a szólásszabadság eszméjét is megbecsteleníted (mindegy, hogy te ezt trollkodásnak nevezed!).

        1. Aki nem a tartalomra hoz ellenvéleményt, hanem annak közreadóját kritizálja/támadja szerinted komolyan vehető…
          Sajnálom, hogy egy tudományos cikk alá sikerült zsidóznod, ez igazából csak téged minősít.
          Ha a cikkben leírtakat tényekkel megalapozva tudod cáfolni, akkor rajta. Jöhetnek a forrásaid, de eddig, amit műveltél az csak a trollkodást támasztja alá.

          Amúgy: amilyen az adjonisten, olyan lesz a fogadjisten…

  2. Visszajelzés: A CERN magyar szemmel

Hozzászólás:

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s