Az ősrobbanás modellezése

Ez a cikk több mint egy éve került publikálásra. A cikkben szereplő információk a megjelenéskor pontosak voltak, de mára elavultak lehetnek.

A szó szoros értelmében istenkísértés: az ősrobbanás utáni töredékmásodperceket akarják modellezni a fizikusok egy minap elindított gigantikus szerkezettel. A Genf mellett beüzemeltetett részecskegyorsító tudományos szenzációk egész sorával kecsegtet – az energiaválságra azonban sajnálatos módon nem nyújt megoldást.

Ha nem is fogják a világ nyolcadik csodájaként emlegetni, nem túlzás a kijelentés: az emberiség egyik legnagyobb szabású vállalkozása jutott a megvalósulás végső szakaszába szeptember 10-én. A tudomány és technika világának legújabb kísérlete azzal kecsegteti a fizikusokat, hogy néhány töredék-másodpercnyi közelségbe kerülnek a – legalábbis az anyagelvű felfogás szerint – a világ kezdetét jelentő ősrobbanáshoz.

E történelmi jelentőségű eredménnyel, az az eddig példa nélküli összefogással és beruházással elkészült részecskegyorsító-berendezés kecsegtet, melyet Genf mellett, a svájci–francia határ közelében, illetve részben alatta helyeztek üzembe a múlt hónapban. A több mint három évtizede megálmodott szerkezetnek már a méretei is lenyűgözőek: a föld alatt átlag száz méter mélyen és két, egyenként 27 kilométeres hosszúságban futó gyűrűben zajlik majd a nagy kísérlet, amelynek megkezdése a szeptember 19-én bekövetkezett meghibásodás miatt várhatóan két hónapot csúszik.

A szerkezet hivatalosan a Nagy Hadron-ütköztető (Large Hadron Collider – LHC) névre hallgat, gazdája az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet (European Organisation for Nuclear Research – CERN). A nem mindennapi vállalkozásban közel három tucat ország több mint kétezer fizikusa vett részt, a megvalósuláshoz szükséges tízmilliárd dolláros anyagi hátteret pedig az Európai Unió több tagállama mellett az Egyesült Államok, Japán, India és Oroszország teremtette meg. A CERN alapkövét 1955-ben rakták le, s a szervezet alapító okirata leszögezi: a beruházás során nem végeznek katonai kutatásokat, viszont a kísérletek összes eredményét közzéteszik. Magyarország 1992-ben lett a CERN teljes jogú tagállama. Hazánkból tucatnyi tudós dolgozik a szervezet állandó munkatársaként, de közel nyolcvan azon magyar kutatók száma, akik rendszeresen figyelemmel kísérik a beruházást; a szakemberek a Budapesti Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet, a Debreceni Egyetem és a debreceni Atommagkutató Intézet képviseletében vesznek részt a kísérletben.

Maga a szerkezet rendkívül bonyolult, működése azonban pofonegyszerű. A gyűrűkbe a hadron egy típusának, a protonnak a részecskéiből álló sugárnyalábot futtatnak közel fénysebességgel (a protonok így a 27 kilométeres kört 90 mikroszekundum alatt teszik meg), majd egy alkalmas pillanatban szembefordítják és frontálisan összeütköztetik őket, miáltal hatalmas energia szabadul fel. Hogy ennek nagyságrendjét szemléltessük: amikor az ember összecsapja a két tenyerét, akkor az ütközés energiája nagyobb ugyan, mint a protonok „karamboljáé”, ám az emberi tapsolás közel sem olyan koncentrált módon szabadítja fel az energiát, mint a részecskegyorsító. Vegyünk példának egy hétköznapi szúnyogot. Ennek az állatkának a mozgási energiája hét teraelektronvolt – az LHC-ben felszabaduló, hasonló nagyságrendű energia azonban a szúnyogénál billiószor kisebb térfogatban sűrűsödik, így irdatlan hatást tud kifejteni. A maximális energiával ütköző nyalábok körülbelül akkora energiát képviselnek, mint egy 200 km/h sebességgel száguldó 400 tonnás gyorsvonat; vagy máshogyan fogalmazva: a protonnyaláb, ha útjába kerül, képes lenne egy félméteres acélt is átlyukasztani, illetve egy fél tonna rezet megolvasztani.

A kísérlet közben a tudósoknak számtalan befolyásoló tényezővel kell számolniuk. Hogy a sugárnyalábokat tartalmazó csőben a protonok ne ütközzenek a levegő atomjaiba, molekuláiba, a kísérlet közben vákuumot kell létrehozni a berendezésben. Mivel pedig a protonok könnyen lesodródhatnak a pályájukról, ezt a lehetőséget óriási mágnesekkel kell kiküszöbölni. A letérést az egyes holdszakaszok is előidézhetik: telihold és újhold idején a földkéreg Genf környékén 25 centiméterrel mozdul el, ez pedig egymilliméternyi változást okozhat az LHC 27 kilométeres kerületében; mindezt kiküszöbölendő, a berendezést többszörös biztonsági rátartással állítják be.

A fizikusok elsősorban azt várják a kísérlettől, hogy magyarázatot kapnak számos, eddig még feltérképezetlen fizikai jelenségre, és felfedezik például az úgynevezett Higgs-bozont – az egyetlen részecskét, amelyet még sosem tudtak megfigyelni. Ez pedig azzal a reménnyel kecsegtetne, hogy végre magyarázatot kapnánk a tömeggel kapcsolatos rejtélyre, vagyis arra, hogy a gravitáció miért gyengébb, mint az elektromágnesesség és a nukleáris erő. Korunk egyik legnagyobb kihívására, az energiahordozók drágulására azonban sajnálatos módon nem nyújt megoldás az LHC. Ha már a tudósok ennyi pénzt ölnek a programba, jó lenne máshol hasznosítható energiát is nyerni a dologból – gondolhatnánk. Ez szép elképzelés, és éppenséggel nincs is különösebb fizikai akadálya; csakhogy azzal kell szembenéznünk, hogy többet vesztenénk a réven, mint amennyit nyerünk a vámon. A rendszer üzemeltetése ugyanis sokkal több energiát igényel, mint amennyit nyerhetnénk általa.

Mondani sem kell, hogy a kísérlet elindította a világ fantáziáját, sőt többen science-fiction regények lapjaira illő észrevételeket fogalmaztak meg az LHC-vel kapcsolatban. Volt, aki attól tartott: a szerkezet nemhogy a világ kezdetét fogja megközelíteni, de éppenséggel a világ végét fogja előidézni – már amennyiben az általa létrehozott gigantikus fekete lyuk vákuumbuborékként elnyeli a földet. Mások az időutazás lehetőségét vetítették előre a gyorsító által, de még a realisták is az LCH esetleges veszélyességét firtatták. A tudósok persze nem késlekedtek a válasszal, és igyekeztek eloszlatni minden félelmet. Amint felhívták a figyelmet, a kétségtelenül keletkező fekete lyukak azért nem jelenthetnek veszélyt az emberiségre, mert ahhoz legalább a Napéhoz fogható méretű gravitációs tömegre lenne szükség, méghozzá igen kis térfogatban. Egyébként is, a Holdat évmilliárdok óta érik ennél nagyobb energiájú részecskék, s ezen kozmikus sugarak energiája milliószor nagyobb, mint a CRM-ben előállítotté. Becslések szerint a világegyetemben minden másodpercben tízmilliószor millió LHC-kísérlet következik be, láthatóan minden különösebb következmény nélkül. Az pedig, hogy a most átadott berendezésben mindez irányított és szigorúan ellenőrzött körülmények között megy végbe, megnyugvással tölti el a tudósokat.

Munkájuk pedig bőven lesz. A sugarak ugyanis másodpercenként 600 millió és egymilliárd közötti ütközést produkálnak, s ez hatalmas adatmennyiséget zúdít majd a rendszerre. A beérkező információkat természetesen először alapos előválogatás alá vetik, és csak a maradékkal foglalkoznak – igaz, ez sem kis mennyiség: még így is évente százezer DVD-t lehetne megtölteni a feldolgozásra váló adathalmazzal. Ezt persze lehetetlenség egy központban kezelni, ezért 80 ország hétezer tudósa vesz részt a munkában.

A gyorsított részecskéket a fizikai kísérleteken túl a mindennapi életben is gyakorta alkalmazzák. Ezen az elven működik az orvostudomány több berendezése – használják anyagelemzésre, diagnosztikai vizsgálatokra, sugárterápia –, de az iparban és a vegyészetben is jelen van. Az első gyorsítók világszerte az 1920-as években kezdtek épülni, hazánkban pedig az első ilyen berendezés a neves fizikus, Simonyi Károly vezetésével készült 1950–51-ben.

Szőnyi Szilárd

---

 

Egy – és oszthatatlan?

Fizikaóráról mindenki emlékszik rá, hogy a görög eredetű atom szó azt jelenti: oszthatatlan. A kutatások ugyanakkor a XX. században feltárták, hogy maga az atom is részekből áll, sőt a részben további alkotórészek rejtőznek. Az atom közepén létezik egy tömör tartomány – a százbilliomod méternél is kisebb atommag; ez tömöríti magába az atom tömegének 99 százalékát. Az atommagot elemi részecskék, a pozitív töltésű protonok és a semleges neutronok alkotják. A protonok és neutronok is összetett elemek: őket a kvarkok alkotják. Később a fizikusok újabb részecskéket fedeztek fel, számuk lassan több százra nő.

---

 

Van-e élet a halál után?

Milyen érzés a halál? – erre a kérdésre keresik a választ brit és amerikai orvosok, amikor vizsgálatot kezdenek olyan betegek körében, akiket szívroham vagy agyhalál után hoztak vissza az életbe. A következő három évben 25 brit és amerikai kórház orvosai fognak kifaggatni 1500, a halálból visszahozott pácienst. A kutatást a Southamptoni Egyetem koordinálja, és Sam Parnia vezeti majd. „Ha be tudjuk bizonyítani, hogy az ember tudata megmarad az után is, hogy az agy »kikapcsol«, akkor kénytelenek leszünk foglalkozni azzal a lehetőséggel, hogy a tudat önálló valami” – hangsúlyozta Parnia. Az orvos elmondta, hogy a kutatásban résztvevő kórházak egyes helyiségeiben polcrendszert építenek, amelyeknek a tetejére képeket raknak – ám ezeket csak a plafonról lehet látni. Ha a halálból visszatérő páciensek a beszámolójukban említést tesznek ezekről a képekről, akkor az élmény bizonyított. „Ha senki nem látja a képeket, akkor bebizonyosodik, hogy a halálközeli élmény csak illúzió, hamis emlék” – magyarázta Parnia.

InfoRádió/BBC

---

 

Idén nagyobb területen maradt meg a jégsapka

A jóslatokkal ellentétben idén nyáron nem döntött rekordot az északi jégsapka olvadása. Az Egyesült Államok Országos Hó és Jég Adatközpontja (NSIDC) szerint szeptember 12-én, az olvadás tetőzésekor 4,5 millió négyzetkilométert fedett jég az Északi-sarkon. Így nem dőlt meg a tavaly mért olvadási csúcs, amikor 4,1 millió négyzetkilométerre zsugorodott a jégsapka. Az NSIDC szerint nem szabad, hogy az idei eredmény az erős negatív folyamatban bekövetkezett javulás reményébe ringasson bárkit is, mert továbbra is a nyári jégsapkamentes Északi-sark felé tartunk. Míg korábbi számítógépes modellek 2040-re tették a teljes olvadást, ma már egyes klíma-előrejelzések öt-tíz éven belül ígérnek nyaranta nyílt vizet az Északi-sarkon. A jégsapkának nagy szerepe van a világ időjárásának alakulásában, többek között mérsékli a meleget.

MTI

---

 

Engedélyezték a humán embriók klónozását

Az ausztrál kormány kiadta az első engedélyt egy mesterséges megtermékenyítéssel foglalkozó cégnek, amely lehetővé teszi, hogy tudományos céllal humán embriókat klónozzanak. A humán embrionális őssejtek alkalmazása évek óta etikai viták kereszttüzében áll. A most induló kísérletekben az embriókkal nem érhetik el a magzati állapotot, csak az úgynevezett blasztocita állapotig folyhat a megtermékenyített petesejt osztódása. Ez a legfeljebb száz sejtet tartalmazó blasztocita állapot a megtermékenyítés utáni ötödik napra alakul ki. A terápiás célú klónozás azt jelenti, hogy az így nyert embrionális őssejteket egyes örökletes betegségek gyógyítására kívánják felhasználni.

MTI

---

 

Térbeli budapesti épületek a Google Earth-ön

Háromdimenziós változatban látható szeptember végétől a turisták által a legszívesebben látogatott 26 budapesti épület a Google internetes keresőprogram térképén. Olyan ismert budapesti látnivalók, középületek szerepelnek a világhálón élethű, háromdimenziós formában, mint a Széchenyi fürdő, a Hősök tere, a Szent István-bazilika, a Mátyás-templom, a Lánchíd vagy a Műcsarnok.

MTI

---