Felpörög az óriásgyorsító

Néhány hónapon belül végre megkezdődhetnek a kísérletek a világ legnagyobb és legújabb részecskegyorsítójánál a genfi nemzetközi kutatóközpontban, a CERN-ben. Az LHC (nagy hadronütköztető) berendezés megépítéséhez egy sor műszaki csúcsteljesítményre volt szükség. A fizikusok előtt egy mindeddig feltáratlan világ nyílik meg, az LHC-nál elérhető energiák tartományában korábban sohasem végezhettek vizsgálatokat.

A CERN új szupergyorsítójában nemcsak protonokat, hanem ólomionokat is fognak gyorsítani. A protonokkal 14 teraelektronvolt, míg az ólomionokkal 1150 teraelektronvolt (1,15 petaelektronvolt) ütközési energiát érnek el. A kutatók arra számítanak, hogy az ólom-ólom ütközésekben kiszabadulnak a protonok és neutronok alkotórészei, a kvarkok. Szabad kvarkok legutóbb az ősrobbanás utáni első pillanatokban léteztek a természetben, tehát a kísérletek az univerzum őstörténetének megismeréséhez is közelebb visznek.

2008. augusztus 9-én léphetett be első ízben protonnyaláb az LHC-ba. A többlépcsős előgyorsító rendszer pontos működését már korábban beszabályozták, ellenőrizték. Augusztus elején az LHC "ajtaját kinyitva" az egyik gyűrűbe való belépést tesztelték csak, a részecskecsomag 3 kilométeres utat tett meg az LHC-ban. Szeptember 10-én sikeresen körbevezették a protonnyalábokat mindkét gyűrűben. Hatalmas volt az öröm, mindenki készült a következő fontos próbára, a két szembefutó protonnyaláb ütköztetésére.

Szeptember 19-én azonban héliumszivárgást jeleztek a műszerek az LHC alagútjában. A vizsgálatok azóta feltárták a szivárgáshoz vezető folyamatokat, megkezdték a hibaelhárítást, a helyreállítást. Két mágnes között fellépett rövidzárlat indította el az eseménysort, amelynek végén nagy mennyiségű hélium került ki az alagútba. A lehűtött részeket körülölelő vákuumrendszer biztonsági szelepe nem győzte a hélium kiengedését, nem ekkora anyagmennyiség kibocsátására tervezték. A vákuumtérben kialakult megnövekedett nyomás pedig olyan erőhatást váltott ki, amely eltörte a mágnes alátámasztását, a mágnes elmozdult, újabb másodlagos káresemények indultak be. A javításhoz 39 dipól mágnest és 14 kvadrupól mágnest kell a felszínre vinni a 100 méter mélyen fekvő alagútból. A mágnesek javítása, illetve cseréje március végére zárulhat le.

Az eredeti állapot helyreállítása mellett biztonságfokozó műszaki megoldásokkal is bővítik az amúgy is roppant bonyolult rendszert. Ezek sorába tartoznak azok az új érzékelők, amelyek a korábbi megoldásnál sokkal érzékenyebben jelzik az elektromos kábelek összekötéseinél fellépő ellenállásváltozásokat. A másik nagy bővítés a biztonsági szelepek átalakítása, illetve számuk lényeges növelése. Ezek a szelepek gondoskodnak arról, hogy egy újabb héliumszökés esetén ne léphessen fel túlnyomás, a túlnyomás ne okozhasson újabb károkat. Idén megnövelik a jelenlegi szelepek áteresztőképességét és az LHC 8 szektora közül 4-ben felszerelik a további szelepeket is. A másik négy szektorban 2010-ben végzik el ezt a munkát.

A műszaki szakértők februári tanácskozásukon alakították ki a ma érvényesnek tekintett menetrendet, ezt az intézet vezetése is elfogadta. Eszerint idén szeptember végén futnak először körbe a nyalábok az LHC-ban, október végén kerülhet sor a nyalábok ütköztetésére, ezzel a fizikai kísérletek megkezdésére. Egy rövid karácsonyi szünetet leszámítva az LHC a tervek szerint folyamatosan üzemel 2010 őszéig. 2010-ben már megjelenhet a fizikai kísérletek eredményeinek első gyors elemzése. Az új menetrend lehetővé teszi azt is, hogy 2010-ben megkezdjék a nehézionos kísérleteket, elindítsák az ólom-ólom ütközéseket.

Mitől hadron az ütköztető?

1994. decemberben döntött a CERN a nagy hadronütköztető megépítéséről. Az új gyorsítót egy régi helyére telepítették, a LEP-et (elektron-pozitron ütköztető) leszerelték, és föld alatti alagútjában építették meg az LHC-t, amelyben 7 + 7 teraelektronvoltos (TeV) protonnyalábok ütköznek.

Az LHC - Large Hadron Collider - nagy hadronütköztető neve először is a berendezés nagy méretére utal: a gyorsítót magába fogadó föld alatti alagút kerülete 27 kilométer, átlagosan 100 méter mélységben van
a felszín alatt. A hadron szó a részecskék egy családját jelöli, a gyorsítandó részecskék,
a protonok ebbe a családba tartoznak.

A hadronok még kisebb egységekből, kvarkokból állnak. Az ütköztető a gyorsító típusára utal: két részecskenyaláb kering körpályán egymással szemben, ellentétes irányban, majd a gyorsító négy pontján összeütköznek, ezeken a pontokon zajlanak a tanulmányozandó részecskeátalakulások.

Top cikkek
Érdemes elolvasni
Vélemény
NOL Piactér

Tisztelt Olvasó!

A nol.hu a továbbiakban archívumként működik, a tartalma nem frissül, és az egyes írások nem kommentelhetőek.

Mediaworks Hungary Zrt.