MAGYAROK A CERN-BEN AZ LHC-KÍSÉRLETEKNÉL – 3. RÉSZ: A CMS-CSOPORT, KVANTUMSZÍN-DINAMIKA (QCD) ELLENŐRZÉSE

A CERN nagy hadronütköztetőjének (Large Hadron Collider, LHC) kísérletei közül háromnál dolgozik magyar csoport:

1) A nehézion-ütközésekre szakosodott ALICE (A Large Ion Collider Experiment) kísérletben Lévai Péter (RMKI) vezetésével.

2) Az általános célú CMS (Compact Muon Solenoid) kísérletben Vesztergombi György (RMKI) vezetésével.

3) A TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC) kísérletben Csörgő Tamás (RMKI) vezetésével.

A három kísérletben magyar részről az ATOMKI, a Debreceni Egyetem Kísérleti Fizikai Tanszéke, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Atomfizikai Tanszéke és az RMKI kutatói vesznek részt.

A magyar CMS-csoport kutatásairól részletesebben

Szuperszimmetria keresése – LÁSD KORÁBBI BEJEGYZÉSÜNKBEN

Extra dimenziók, fekete lyukak keresése – LÁSD KORÁBBI BEJEGYZÉSÜNKBEN

A kvantumszín-dinamika (QCD) ellenőrzése (Siklér Ferenc, Veres Gábor, Krajczár Krisztián)

Az anyag tömege főként a protonok és a neutronok tömegéből adódik össze. Ezeknek a részecskéknek a tömege nem a Higgs-mezőtől származik, hanem a kvantum-színdinamika (QCD) törvényei határozzák meg, és ez az első témakör, amelyhez egy induló részecskegyorsítóban hozzá lehet szólni. Ezért érdekes az LHC első ütközéseinek vizsgálata is, mert az ezekben keletkező részecskék 99%-ának jellemzőit szintén a QCD határozza meg. Ez elmélet általában nehezen számolható, így javarészt a kísérleti eredményekre vagyunk utalva. Az első, a CMS-hez és a 2,36 TeV-es ütközési energiához kapcsolódó tudományos cikk döntően magyar kutatók eredményei alapján jelent meg a szaksajtóban.

A cikk február 4-én felkerült az Arxiv.org preprint szerverre, a http://arxiv.org/abs/1002.0621 címen.

Február 17-én pedig, azaz nagyon gyorsan megjelent az online változat a Journal of High Energy Physicsben is: http://dx.doi.org/10.1007/JHEP02(2010)041

Az [origo] nagyközönségnek szóló összeállítása itt olvasható.

Kiegészítés a szerzőktől a CERN blogon itt.

MAGYAROK A CERN-BEN AZ LHC-KÍSÉRLETEKNÉL – 2. RÉSZ: A CMS-CSOPORT, EXTRA DIMENZIÓK ÉS FEKETE LYUKAK KERESÉSE

A CERN nagy hadronütköztetőjének (Large Hadron Collider, LHC) kísérletei közül háromnál dolgozik magyar csoport:

1) A nehézion-ütközésekre szakosodott ALICE (A Large Ion Collider Experiment) kísérletben Lévai Péter (RMKI) vezetésével.

2) Az általános célú CMS (Compact Muon Solenoid) kísérletben Vesztergombi György (RMKI) vezetésével.

3) A TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation at the LHC) kísérletben Csörgő Tamás (RMKI) vezetésével.

A három kísérletben magyar részről az ATOMKI, a Debreceni Egyetem Kísérleti Fizikai Tanszéke, az Eötvös Loránd Tudományegyetem Atomfizikai Tanszéke és az RMKI kutatói vesznek részt.

A magyar CMS-csoport kutatásairól részletesebben

Szuperszimmetria keresése – LÁSD KORÁBBI BEJEGYZÉSÜNKBEN

Extra dimenziók, fekete lyukak keresése – Regős Enikő (MTA KFKI RMKI), Trócsányi Zoltán (Debreceni Egyetem Kísérleti Fizikai Intézet)

A részecskefizika Standard Modelljének a kísérleti adatok nagy pontosságú leírása mellett jó néhány elméleti hiányossága van, amelyek feloldására számos elméleti próbálkozás született. Az LHC egyik lényeges küldetése ezen elméleti jóslatok ellenőrzése.

Az egyik legnagyobb kihívás például, hogyan lehet a gravitációt összeegyeztetni a Standard Modellel. Erre nézve vannak olyan elképzelések, hogy a világunk egy több mint háromdimenziós geometriai térben létezik. Ha a térdimenziók száma ötnél több, akkor a mikroszkopikus fekete lyuk az egyik legizgalmasabb új „részecske”, amely elegendően nagy energia kis térrészre történő összpontosításával az LHC-ben keletkezhet.

Az irodalomban léteznek olyan numerikus szimulációk, amelyek szerint előfordulhat, hogy a mikroszkopikus méretű fekete lyukak keletkezésének valószínűsége az LHC-ben nagy. Az így keletkező fekete lyuk nem stabil, hanem Hawking-sugárzás révén azonnal elbomlik mindenféle szokásos részecskébe. A bomlástermékek tanulmányozásából következtetni lehet az extra dimenziók számára. Bár a folyamatok jelenlegi elméleti megértése meglehetősen bizonytalan, a folyamatot érdemes tanulmányozni, hiszen a felfedezés alapvetően változtatná meg világképünket.

A Standard Modell másik nagy hiányossága, hogy nem tud számot adni a Világegyetem nagy részét kitöltő sötét anyagról. A szuperszimmetria létezése mellett más magyarázatokkal is próbálkoztak az irodalomban. Új doktorandusz bevonásával az egyik ilyen javaslat kísérleti ellenőrzését szeretnénk megvalósítani – írja Trócsányi Zoltán (a képen).

Kapcsolódó honlapok, előadások:

CMS, CERN
http://cms.web.cern.ch/

Magyar CMS-csoport
http://www.grid.kfki.hu/twiki/bin/view/CMS/WebHome

Kétütközéses esemény az ATLAS-nál, növelik a nyalábintenzitást

Az elmúlt napokban rendben folytatódtak a kísérletek az LHC-ben, zajlik az adatgyűjtés. A CERN Twitterének legutóbbi bejegyzése szerint Húsvét hétvégéjén egy 21 órás periódus is volt stabil, 3,5 TeV-es nyalábokkal.

A nyalábmérnökök és –fizikusok a nyalábok intenzitását is növelni próbálják. Minél nagyobb a nyalábok intenzitása, azaz minél több proton van a nyalábokban, annál gyakrabban történhetnek ütközések.

Az ütközések száma más tényezőktől is függ. Az ütközőnyalábos gyorsítóknál az ún. luminozitással fejezzük ki, hogy mekkora az ütközések száma a nyalábok találkozási felületén, azaz hány ütközés történik másodpercenként és négyzetcentiméterenként. Ez függ a körfrekvenciától (hányszor mennek körbe a nyalábok egységnyi idő, itt 1 s alatt, illetve hányszor találkoznak egymással), a két nyalábban lévő részecskék számától és az átfedő felület nagyságától (négyzetcentiméterben). A luminozitás növelése biztosítja, hogy a nyalábok ütköztetése során megfelelő számú proton-proton ütközés jöjjön létre. A luminozitás növelésének egyik módja a nyalábokban haladó részecskecsomagok számának, azaz a nyaláb intenzitásának növelése. A másik a nyalábok felületének csökkentése, azaz a nyalábok fókuszálása.

Horváth Dezső fizikus (KFKI RMKI) hívta fel a figyelmünket egy szép, kétütközéses eseményre az ATLAS-nál:

A nagyobb képért ide kell kattintani.

Horváth Dezső kommentárja: Jelenleg az LHC luminozitása nagyon alacsony, mindössze néhányszor 10^27 cm^-2 sec^-1. Ezért nagyon meglepő, hogy az ATLAS kísérlet már látott olyan eseményt, ahol egyszerre két proton-proton ütközés is történt. Az ilyen események elemzése bonyolult, mert nehezebb megállapítani, hogy a részecskék melyik ütközéshez tartoznak.

Az LHC luminozitását fokozatosan a 10 000-szeresére növelik, becslések szerint akkor egy-egy érdekes eseményhez majd 10-15 más proton-proton ütközés is fog tartozni. Habár ez erősen megnehezíti az adatok értékelését, de azon igen ritka események észrevételéhez és azonosításához, mint a Higgs-bozon vagy a sötét anyag részecskéinek megjelenése, szükség lesz az óriási ütközési gyakoriságra.