Csapdába csalt antianyag – részletes beszámoló az ALPHA-program legutóbbi eredményéről

November 27, 2010

Az antianyag előállítása ma már nem lehetetlen feladat, életben tartani, tárolni azonban rendkívül nehéz. A CERN fizikusainak elsőként sikerült antianyag-atomokat csapdába ejteni és stabil körülmények között tartani. Gömöri Márton Horváth Dezsővel beszélgetett, ennek alapján készült az a részletes beszámoló, amely itt olvasható.


Új időszámítás kezdődött az LHC-vel – a CERN főigazgatója Budapesten

November 27, 2010

A CERN nagy hadronütköztetője a Világegyetem egyik leghidegebb helye, ugyanakkor Galaxisunk egyik legforróbb pontja is egyben. “Folyamatosan gyűlnek a mérési adatok és felkészültünk az első váratlan eredményekre” – mondta Budapesten a CERN főigazgatója, a Magyar Tudományos Akadémián pénteken este tartott előadásán. Bővebben itt

Az Akadémia a jövőben széles nyilvánosság előtt, ismeretterjesztő előadások keretében kívánja bemutatni a világ tudományos életének legfontosabb eredményeit. A nagy jelentőségű témák bemutatásához világszerte ismert előadókat kér fel. Bővebben itt


Pillantás a kulisszák mögé: egy poén a nyalábmérnököktől

November 25, 2010

Az alábbi képen az látható, hogy egy adott időszakban hogyan zajlott az ólomion-nyalábok injektálása az LHC-be. Megfigyelhetjük, hogy az első néhány alkalommal a művelet nem sikerült, majd szépen felépül mindkét nyaláb (az ábra jobb oldalán). A poén az ábra bal alsó sarkában lévő szöveg, amellyel az LHC operatorai biztatják a kísérleteket: „Now we do it for real”, azaz most igazán a fizikai nyalábot próbálnak adni…

Kattints a képre a nagyobb méretért!

Az LHC egyébként kitűnően teljesít, e hét elején a “delivered luminosity” átlepte az 1 ub-1 küszöböt, ami az idei nehézion run célja volt. Az új irányszámot 1 és 10 ub-1 között határoztak meg az év végére, e hétre pedig 6 ub-1 a várt érték. A kísérletek természetesen minél több adatot szeretnének felvenni, így az LHC jelenlegi „kedvence”, az ALICE is.

Molnár Levente, 2010. november 25.


Valószínűtlen képek jönnek a CERN-ből: megint zenélnek a fizikusok

November 18, 2010

Részeletek az [origo] Tudomány rovatában, ezen az oldalon.



Előadás az LHC-ről az ELTE-n, élő internetes közvetítéssel

November 18, 2010

Az ELTE Fizikai Intézet Atomoktól a csillagokig című előadássorozatának legújabb előadása november 18-án, csütörtökön 17 órától. Előadó: Varga Dezső fizikus.

A legelemibb részecskék világában a klasszikus szemlélet csődöt mond – a szabályokat a relativitáselmélet és a kvantummechanika írja. A fizikusok közel négy évtizede kutatják ennek a világnak az egyik legérdekesebb szereplőjét, amelytől minden egyéb anyagfajta tömege ered. De miért gondoljuk, hogy létezik ilyesmi, és miért fontos, hogy megtaláljuk? Miért gondoljuk, hogy a genfi nagy hadronütköztető (LHC) biztosan megtalálja, ha létezik – vagy ha nem, akkor valami még érdekesebbet? Egyáltalán mit tekintünk ma elemi részecskének, hiszen még kvarkokat sem látott senki szabadon? Az előadás ezekre a kérdésekre keresi a választ, áttekintve a modern részecskefizikai berendezések működését és az LHC első évének eredményeit.

Az előadás helyszíne: az ELTE TTK lágymányosi északi tömbjében (1117 Budapest, Pázmány Péter sétány 1/A), az Eötvös teremben (földszint 0.83 terem). A teremhez további bejárati lehetőség: az 1. emelet 1.67-es vagy 1.68-as ajtón.

Az előadás élőben követhető az interneten, a www.galileowebcast.hu oldalon.


A nehézion-ütközések első hete az LHC-ben

November 16, 2010

Amint azt korábban írtuk, az LHC gyorsítóban 2010. november 4-én, csütörtökön futottak körbe az első nehézionok. Az elektronjaiktól teljesen megfosztott ólomionok 82*3,5 TeV energiára való gyorsítására először november 6-án éjszaka került sor. November 7-én hajnali 0 óra 35 perckor létrejöttek az első nehézion-ütközések, és megkezdődött az adatgyűjtés 2,76 ATeV ütközési energián. Az első órában kb. 5000 nehézion ütközés adatait sikerült elmenteni. Ekkor a nyaláb még nem volt stabil, hanem sokszor megszöktek belőle ionok, ezért csak a nyalábcsőhöz legközelebbi, legkevésbé érzékeny detektorokat kapcsoltuk be. A nagyon érzékeny TPC és HMPID detektorok bekapcsolására – és ezzel nagyon pontos fizikai analízisek elvégzésére alkalmas adatok begyűjtésére – csak stabil nyaláb esetén van lehetőség. Erre végül november 8-án, hétfőn, 11.20-kor került sor, s ezzel minden adatgyűjtő csatornán elindult a nehézion-program.

A nehézion-program első teljes hetének (az idei év 45. hetének) fő célja a stabil ólomnyaláb fenntartása és a luminozitás növelése volt, amit sikerült is elérni. A hétfő reggeli stabil nyaláb még csak 2 ioncsomagot (bunch-ot) tartalmazott, a kedd éjfélkor gyorsított nyaláb már 5 ioncsomagból állt. Ez 9 órán keresztül keringett az LHC-ben, ütközések százezreit létrehozva az ALICE, ATLAS és CMS belsejében lévő keresztezési pontokban. Még kedd éjfél előtt sikerült 17 ioncsomagot elindítani, ezzel a 3.5*10^24 cm^-2s^-1 luminozitást elérni, és szerda (november 10.) reggelig közel fél millió ütközést létrehozni.

A szerda és csütörtök a nyalábmérnökök napja volt, a cél 69 részecskecsomag sorbaállítása és gyorsítása volt. Nem ment egyszerűen. Végül péntek (november 12.) hajnalban 0.53-kor sikerült a 69×69 csomagos beállítást stabilizálni, és közel 6 órán keresztül adatot gyűjteni, szintén több százezret. Szombat hajnali 1.04-kor ugyancsak 69×69 csomagos beállítással indult el újra a gyorsítás, és mintegy 9 órán keresztül működött a gyorsító úgy, “mint egy óramű” – ahogy Rolf Heuer, a CERN igazgatója is jelentette a hét közepén az LHC állapotáról.

Szombaton (november 13.) 22 órakor újabb csúcsjavítás következett: 121×121 csomag ütköztetése. Az elért luminozitás meghaladta a 2×10^25 cm^-2 s^-1 értéket, ami közel 10-szerese a kedd éjszaka elért korábbi értéknek. A vasárnap reggelig tartó 6 órányi adatgyűjtés alatt mintegy 4,6 millió nehézion-ütközés adatainak szalagra mentése történt meg. Ezzel az első héten, pontosabban vasárnap (november 14.) reggelig bezárólag, az ALICE 0,7 mikrobarn^-1 nehézion-ütközéses eseményt gyűjtött össze. Most már tényleg gőzerővel indulhatnak a fizikai elemzések!

A jelen állapotban a nyaláb stabilnak tűnik, és sikerült létrehozni a megcélzott 121×121 csomag ütközését lehetővé tevő üzemmódot is. Ha a nehézion-program következő hetében sikerül ezt a luminozitást fenntartani, akkor sokszor tízmillió esemény adatainak rögzítésére lesz lehetőség – ami óriási tudományos eredmény lesz. 

A következő kép mutatja a nyalábintenzitást és a nyalábenergiát a péntek (november 12.)  éjjeltől szombat éjjelig tartó 24 órás időszakban. Péntek éjjeltől szombat reggelig 9 órán keresztül keringtek a felgyorsított nehézionok az LHC-ben, majd szombat éjszaka újra kezdődött a gyorsítási-ütköztetési periódus.

2010. november 15.
Lévai Péter és Molnár Levente

A nagyobb képért kattints a képre!


A kvark-gluon plazma keresésének története II.

November 16, 2010

Korábbi kísérletek a RHIC-ben magyar részvétellel

A CERN SPS-nehézion programja 2002-ben lezárult, a méréseket már 2000-ben befejezték. A nehézion-fizikai kutatások súlypontja a New York közelében, Brookhavenben működő Relativisztikus Nehézion Ütköztetőhöz (angol rövidítéssel RHIC) tevődött át. A RHIC gyorsítónál 2002-ben aranyatommag-nyalábokat ütköztettek arany-nyalábokkal, az itt elért ütközési energia tízszer nagyobb volt, mint korábban a CERN-ben az SPS-nél. Ezekben az ütközésekben néhány pillanatra a Nap felszíni hőmérsékletét 300 milliószor meghaladó hőmérséklet lép fel. Szemléletesen úgy képzelhető el a jelenség, hogy az aranyatommagok, sőt az atommag alkotórészei, a protonok és neutronok “szétolvadnak”, az így szabaddá váló kvarkok és gluonok sűrű “részecskelevest” alkotnak, ami maga a kvark-gluon plazma. A kísérleti megfigyelések alapján fogalmazták meg a következtetést: az arany-arany ütközésekben megfigyelt részecskeloszlások éppen olyanok voltak, mint amilyenekre az elméleti fizikusok a kvark-gluon plazma keletkezése esetén számítanak.

A RHIC gyorsítónál négy egymástól alaposan eltérő detektorrendszerrel rögzítik a folyamatok jellemzőit. A PHENIX kísérlet szerzői között 10 magyar kutató nevét találjuk, ők a PHENIX-Magyarország együttműködés keretében vesznek részt a kutatásokban. A PHENIX-Magyarország együttműködés a KFKI RMKI szervezésében és koordinálásával, az RMKI, az Eötvös Loránd Tudományegyetem és a Debreceni Egyetem részvételével jött létre.

Tökéletesen folyó ősanyag

A Brookhavenben dolgozó kutatók 2005-ben adtak hírt arról, hogy az anyag legelemibb összetevőire vonatkozó kísérleti adataik meglepő eredményt hoztak: a kvarkokból és gluonokból álló forró és sűrű anyagállapot nem gázként viselkedik, mint ahogy várták, hanem folyadékra emlékeztető tulajdonságai vannak. Korábban egyértelműen úgy vélték, hogy a szabaddá vált kvarkok és gluonok úgy viselkednek, mint az ideális gáz részecskéi. Ezzel szemben tökéletes folyadékként látszanak viselkedni. A tökéletes folyadékban nagyon kicsi a súrlódás, a folyadékrészecskék közt erős a kölcsönhatás, ezért gyorsan termikus egyensúlyba kerülnek. A részecskék mozgása egy halrajéra emlékeztet, amelyben a halak szinte egyetlen élőlényként változtatnak irányt, amikor környezetük változásaihoz alkalmazkodnak.

A kutatók még ekkor sem mondták ki, hogy már sikerült kvark-gluon plazmát létrehozniuk, csak hogy elérték azt az energiasűrűséget, amely a számítások szerint a kvark-gluon plazma létrehozásához szükséges. Lehet, hogy az anyag ezen új állapota valóban a kvark-gluon plazma egy formája, csak éppen nem olyan, mint amilyennek elképzeltük.

A további kísérletek során kiderült, hogy a jelenleg ismert legmagasabb hőmérsékleten (2 terakelvin felett) a kvarkfolyadék legalább négyszer tökéletesebben folyik, mint az addig “legszuperfolyékonyabbnak” ismert anyag, az ultrahideg, 4 kelvin alatti hőmérsékletű hélium.

Forró és buborékos

A RHIC idén februárban két fontos új eredményt jelentett be. Egyrészt egy kísérleti hőmérsékleti rekordot: 4 billió Celsius-fokot hoztak létre a PHENIX-kísérletben (és ez nem az angol „billion” rossz fordítása, hanem valóban billió) – az Univerzum ősanyaga legalább ilyen forró volt. Másrészt a STAR-kísérletben felfedezték, hogy az extrém magas hőmérsékleten megjelenő anyag belsejében olyan kis tartományok – „buborékok” – jönnek létre, amelyekben megsérülnek bizonyos alapvető természeti szimmetriák. Az ilyen buborékoknak fontos szerepet kellett játszaniuk az Univerzum igen korai korszakában, és az eredmények közelebb vihetnek bennünket olyan, a természetben létező aszimmetriák eredetének megértéséhez, mint például az anyag túlsúlya az antianyaghoz képest.

Mindkét eredményről részletes összeállítást készítettünk Posztobányi Kálmán fizikussal, a RHIC-nél dolgozó magyar kutatók, Csörgő Tamás és Nagy Márton hathatós segítségével, amit ezúton is köszönünk.

Legalább négybillió Celsius-fokos volt az Univerzum ősanyaga

https://cernblog.wordpress.com/2010/02/23/legalabb-negybillio-celsius-fokos-volt-az-univerzum-osanyaga/

A PHENIX cikk

http://arxiv.org/abs/0804.4168

A szimmetriasértés buborékai a RHIC kvarklevesében
https://cernblog.wordpress.com/2010/02/23/a-szimmetriasertes-buborekai-a-rhic-kvarkleveseben/

A STAR cikk

http://arxiv.org/abs/0910.0464

A bejegyzés az OTKA támogatásával készült.