1992. július 1-én, éppen 30 évvel ezelőtt csatlakozott Magyarország az Európai Nukleáris Kutatási Szervezethez (CERN), ahol 2012. július 4-én felfedezték a Higgs-bozont, aminek jobb megismerését, valamint eddig megválaszolatlan kérdések megoldását várják az LHC korszerűsítés utáni harmadik üzemének 2022. július 5-i indulásától.
Több mint hároméves karbantartási és fejlesztési munkák után idén áprilisban indult újra az LHC, és a sikeres próbaüzemek után a berendezés készen áll arra, hogy stabil nyalábokat biztosítson a kísérletek számára, a fejlesztéseknek köszönhetően pedig az eddig elérhetetlen, rekord nagyságú 13, 6 TeV energián, így 2022. július 5-én újraindulhatnak a mérések. A tervek szerint a rendszer 4 évig fog üzemelni éjjel-nappal.
Az ütközések valószínűségének növelése érdekében ezúttal a protonnyalábok nyalábméretét 10 mikronnál kisebbre fogják fókuszálni, sokkal kisebbre, mint az 1-es üzemidőben (Run 1), amikor a Higgs-bozont felfedezték. Ez új felfedezések előtt nyithatja meg az utat.
Jelentős fejlesztéseken esett át a négy nagy kísérlet is (ALICE, CMS, LHCb, ATLAS), mind a detektáló, mind az adatkiolvasó, elemző berendezések terén, így sokkal pontosabb és szélesebb körű adatelemzésre lesznek képesek. A fejlesztések lehetővé teszik majd a részecskék minden eddiginél pontosabb vizsgálatát, és az olyan kérdések további, még szélesebb körű kutatását, mint például, hogy honnan ered az anyag-antianyag asszimmetria az univerzumban. És természetesen tovább folytatódhatnak a Higgs-bozonnal kapcsolatos kutatások, amik már így is szép eredményeket értek el az elmúlt tíz évben.
2012. július 4-én, éppen tíz évvel ezelőtt a Nagy Hadronütköztető (LHC) ATLAS és CMS együttműködése bejelentette egy új részecske felfedezését, aminek a tulajdonságai megegyeztek a Higgs-bozonéval, aminek a létezését a részecskefizika Standard modellje előre megjósolta. A felfedezés mérföldkőnek számított a tudománytörténetben. Egy évvel később François Englert és Peter Higgs elnyerte a fizikai Nobel-díjat, megosztva a néhai Robert Brouttal, azért az egy évtizeddel korábban tett jóslatukért, melyben előrevetítették egy új fundamentális mező, a Higgs-mező létezését, mely áthatja az Univerzumot, Higgs-bozonként nyilvánul meg, és tömeget ad az elemi részecskéknek.
Az azóta eltelt tíz évben a fizikusok rengeteget haladtak előre az Univerzum megértésében, nemcsak azzal, hogy hamar megerősítették, a felfedezett részecske valóban a Higgs-bozon, hanem azzal is, hogy elkezdtek kialakítani egy elméletet arról, hogyan jöhetett létre a Higgs-mező az ősrobbanás utáni tizedmilliárdod másodpercben.
Tíz év után maradt még megválaszolatlan kérdés a Higgs-mezővel és a Higgs-bozonnal kapcsolatban? Rengeteg. A Higgs-mező a könnyebb fermionoknak is tömeget ad, vagy ebben más mechanizmusok játszanak szerepet? A Higgs-bozon elemi, vagy összetett részecske? Képes kölcsönhatni a sötét anyaggal, és felfedni ennek a titokzatos anyagnak a természetét? Mi generálja a Higgs-bozon tömegét, és egymás közötti kölcsönhatásaikat? Vannak iker, vagy rokon részecskéi?
Az ezekre, és hasonló érdekes kérdésekre adott válaszok nem csak az Univerzum legkisebb jelenségeinek megértését segítik, hanem az univerzum legnagyobb rejtélyeinek megoldását is, például azt, hogyan is alakult ki a Világegyetem, és mi lehet a végső sorsa. Különösen a Higgs-bozonok egymás közötti kölcsönhatásainak tanulmányozása lehet egy fontos lépés, hogy megértsük az anyag és antianyag közötti egyenlőtlenséget, illetve azt, miért lehet stabil a vákuum a Világegyetemben.
És ezekre a kérdésekre a magyar kutatók is keresik a válaszokat a nemzetközi együttműködések keretein belül. Magyarország 30 éve, 1992. július 1-én csatlakozott a CERN-hez, fizikusaink, mérnökeink pedig azóta számtalan eredmény létrejöttében vállalhattak aktív szerepet. Hazánkból a Wigner Fizikai Kutatóközpont mellett az ELTE, a Debreceni Egyetem, az ATOMKI, a MATE és a Miskolci Egyetem vesz részt a CERN-nel való együttműködésben, kutatóink a CMS mellett elsősorban az ALICE kísérletben, az antianyag kutatásban, valamint az új gyorsítók technikai fejlesztésén dolgoznak. Ezenkívül kutatóközpontunk fontos tagja a CERN világszintű Computing Grid hálózatának, ami a biztonságos adatfeldolgozás és kiértékelés kulcsa.
Kollégáink jelenleg a következő kísérletekben, projektekben vesznek részt:
ALICE (Barnaföldi Gergely Gábor vezetésével)
CMS (Siklér Ferenc, illetve Veszprémi Viktor vezetésével)
TOTEM (Csörgő Tamás vezetésével)
FCC (Barna Dániel vezetésével)
RD51 (Varga Dezső vezetésével)
NA61 (László András vezetésével)
AWAKE (Demeter Gábor vezetésével)
A magyar évfordulóval kapcsolatos események ősszel várhatóak különböző helyszíneken, melyről később adunk tájékoztatást a wigner.hu weboldalon.
Forrás:
A CERN-nek a Higgs-bozon felfedezése évfordulójára készített honlapja számos érdekességgel: https://home.cern/science/physics/higgs-boson
Hivatalos sajtóközlemény a Run3 indulásáról: https://home.web.cern.ch/news/news/physics/lhc-run-3-physics-record-energy-starts-tomorrow
Hivatalos sajtóközlemény a Higgs10-ről: https://home.web.cern.ch/news/press-release/physics/higgs-boson-ten-years-after-its-discovery
fordítása magyarul itt olvasható.
