Időutazásra indulnak a kutatók - vendégünk volt Horváth Dezső részecskefizikus

Ha keletkeznek is, nem jelentenek veszélyt a világ egyik legnagyobb kutatóintézete, a CERN területén születő fekete lyukak - mondta Horváth Dezső, a fizikai tudományok doktora, több CERN-kísérlet magyar részlegének vezetője, akit olvasóink a világ legnagyobb, hamarosan induló részecskegyorsítójáról, a nagy hadron ütköztetőről (LHC) kérdeztek a Vendégszobában. A szakember szerint a legnagyobb tudományos eredmény az lesz, ha felfedezzük a Higgs-bozont, a részecskefizika elméletének kulcsfiguráját, egyben az egyetlen alapvető részecskét, amelyet eddig még nem sikerült megfigyelnünk. A kísérletek közelebb visznek bennünket a Világegyetem keletkezésének pillanatához.

Horváth Dezső: Üdvözlöm a megjelenteket és várom a kíváncsi chatelők kérdéseit!

Hol működik ez a részecskegyorsító?
A részecskegyorsító a CERN-ben működik. A CERN a világ egyik legnagyobb kutatóintézete, az európai országok közös gyorsítólaboratóriuma, Genf mellett. A gyorsító 27 kilométeres körgyűrű, 100 méterrel a föld alatt, legnagyobb részt francia területen.

Milyen stádiumban van az építés? Mikorra lesz működőképes?
Már működőképes, szeptember 10-én lesz az ünnepélyes üzembehelyezés.

És mi lenne ennek az egésznek a lényege? Mire jó ez a részecskegyorsító?
A részecskefizika alapjainak kísérleti ellenőrzésére. A protonokat, a hidrogénatom magjait ütközteti eddig elérhetetlen energián. Ezzel igyekszünk megközelíteni az Ősrobbanás utáni állapotot. A fizika jelenlegi állása szerint a Világegyetem az Ősrobbanásban keletkezett.

Ezek a kísérletek elősegítik a tudósokat, hogy rájöjjenek az időutazás vagy a dimenzióutazás rejtelmeire?
Szoktuk mondani, hogy ezek a kísérletek valamilyen értelemben idő- és dimenzióutazást jelentenek. Ám csak annyiban jelentenek időutazást, hogy közelebb visznek a Világegyetem keletkezésének pillanatához. Valódi időutazásról szó nincs, nem megyünk vissza az időben, csak megpróbáljuk rekonstruálni a Világegyetem keletkezését követő pillanatokat. Ami a dimenzionális utazást illeti, megpróbáljuk ellenőrizni azokat az elméleteket, amelyek feltételezik a jelenlegi három dimenziónál több térdimenzió létezését.

Ön személy szerint tart attól, hogy valami rendkívüli, veszélyes esemény történik majd az új gyorsítóban?
Nem tartok tőle.

Tényleg keletkeznek majd fekete lyukak?
Vannak olyan elméletek, amelyek szerint nagy energiájú részecskeütközésben pillanatokra keletkezhetnek mikroszkopikus fekete lyukak, amelyek utána azonnal le is bomlanak. Ezeknek a galaxisok centrumában lévő óriási fekete lyukakhoz semmi közük nincs.

Mit látnánk abból, ha egy fekete lyuk elkezdené elnyelni maga körül az anyagot? Mi látnánk ebből valamit?
Akkor minket is elnyelnének, tehát nemigen látnánk belőle semmit. Viszont ehhez Nap méretű gravitációs tömegre lenne szükség igen kis térfogatban.

Ha új, eddig nem látott és nem ismert részecskék jönnek létre, esetleges kockázatokkal lehet-e számolni? Nem félnek, hogy olyan energiákat szabadítanak fel, amiket maguk sem tudnak kordában tartani?
Ilyen kockázatok nagyon valószínűtlenek, mivel a Holdat évmilliárdok óta érik ennél sokkal, de sokkal nagyobb energiájú részecskék. A Holdat érő kozmikus sugarak energiája milliószor nagyobb, mint az általunk előállítható energia. Veszélyt legfeljebb az jelenthet, ha eltéved a gyorsítónyaláb. Mivel a föld alatt vagyunk, ez legfeljebb a mérőberendezéseket károsíthatja.

Mi történne, ha valakin átmenne egy protonnyaláb?
Komoly lyukat égetne bele. Kicsit, de teljesen keresztül a testén. Az a protonnyaláb egy félméteres acélt is átlyukasztana, ezért veszélyes a mérőberendezésekre.

Mikorra fogják elérni a 7 teraelektronvoltos energiahatárt a gyorsított részecskék? Sor kerül a 7+7 TeV-os protonnyaláb ütközésére?
Idén még csak 5+5 TeV-on indítják a gyorsítót. Ennek az az oka, hogy nem vagyunk biztosak abban, hogy a mágnesek bírni fogják a 7TeV-os nyaláb tereléséhez szükséges hatalmas áramokat. Nagyon reménykedünk benne, hogy jövőre lehetségessé válik a 7+7 TeV-os működés is.

Ismerkedés az energiaegységekkel

A részecskegyorsítókkal való "barátkozáshoz" elengedhetetlen a magfizikában és részecskefizikában használatos energiaegységek megismerése. 1 elektronvolt (eV) az a mozgási energia, amelyre egy elektron 1 Volt feszültségkülönbséget befutva szert tesz. Többszörösei: ezerszerese a kiloelektronvolt (keV); milliószorosa, vagyis a keV ezerszerese a megaelektronvolt (MeV); a MeV ezerszerese a gigalelektronvolt (GeV). Újabban már a TeV egységre is szükség van a gyorsítók leírásánál, ez a teraelektronvolt, az eV billiószorosa, a GeV ezerszerese. (1 TeV=10³ GeV=10⁶ MeV=10⁹ keV=10¹² eV)

A legnagyobb várható eredmény

Mikorra várható eredmény a kutatásban?
Ez a gyorsító most fog indulni, idén még nem várható tudományos eredmény, de jövőre mindenképpen. Az energiája és az intenzitása fokozatosan fog jövőre növekedni, úgyhogy véleményem szerint jövő év második felében már meg fognak születni az első komoly eredmények.

Mi lesz a legnagyobb tudományos eredmény?
A legnagyobb tudományos eredmény az lesz, ha felfedezzük a Higgs-bozont. A Higgs-bozon a részecskefizika elméletének kulcsfigurája, egyben az egyetlen alapvető részecske, amelyet eddig még nem sikerült megfigyelnünk. Ha mégsem találjuk meg, akkor egészen új elméletet kell kidolgozni a részecskefizikában.

A Higgs-bozont az Ön véleménye szerint körülbelül mekkora energián lehetne megfigyelni?
Ez nagyon jó kérdés. A Higgs-bozon tömege a hidrogénatom tömegénél legalább százszor nagyobb, de kevesebb, mint kétszázszor. Ez a részecskefizika nyelvén száz és kétszáz gigaelektronvolt közötti energiának megfelelő tömeget jelent.

Lehetséges, hogy csak azért nem tálalnánk meg a Higgs-bozont, mert nem lesz elég energiája a felgyorsított részecskéknek?
Nem, nem lehetséges, mert a Higgs-bozon tömege várhatóan sokkal kisebb, mint az elérhető maximális energia. Ahogy korábban mondtam, a Higgs-bozon tömege várhatóan 100 és 200 GeV között lesz, amíg a jelenlegi gyorsító energiája 10 000 GeV-es.

Ha megtalálják a Higgs-részecskét, az Nobel-díj? :)
Igen, Peter Higgs számára. Ő az az angol fizikus, aki 1964-ben dolgozta ki az elméletét, de csaknem 10 évig senki sem akarta elhinni neki.

Anyag és antianyag

Igaz az, hogy itt kísérleteznek az antianyaggal?
Igaz, én is részt veszek ilyen kísérletben. Persze antianyagot előállítani nem sikerült még nagy méretekben, csak néhány antihidrogén-atomot, amely a proton és az elektron antirészecskéjéből áll. A kísérlet lényege anyag és antianyag egyenértékűségének vizsgálata. Ez azért fontos, mert a Világegyetemben nincsenek antianyagból készült csillagok, és ezt nem értjük.

Mi az az antianyag?
Minden részecskének van antirészecskéje, amely azonos tulajdonságokkal, de ellentétes előjelű töltéssel rendelkezik. Ha antirészecske és részecske találkozik, kölcsönösen szétrobbantják egymást. Nagy energiájú ütközésekben gyakran keletkeznek részecske-antirészecske párok, így lehet antirészecskéket leválasztani.

Miért van több anyag, mint antianyag?
Ez egyike a fizika nagy rejtélyeinek. Az Ősrobbanás után ugyanis elvileg a részecskéknek és antirészecskéknek egyforma számban kellett keletkeznie, és ha tényleg teljesen egyformák lennének, akkor el kellett volna mindegyiknek tűnnie, és most mi sem léteznénk. Úgy tűnik, hogy egy igen kis különbség okozta a jelenleg anyagból álló Világegyetemünk létrejöttét, de nem tudjuk, hogy mi az.

Ha keletkezik antianyag, az miért nem fog "kijutni"?
A kísérletek során létrejövő antianyagot igen nagy vákuumban, mágneses csapdákban tartjuk. Ezért olyan drága az antianyag tárolása.