Nagy elekron-pozitron ütköztető: Made in China

Ötvenkét kilométeres kör alakú részecskegyorsító tervezésébe kezdett Kína, amely 2028-ra építené meg a Higgs-gyárként emlegetett elektron-pozitron ütköztetőt, hogy az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet, a CERN nagy hadronütköztetőjénél (LHC) nagyobb pontossággal tanulmányozza a több részecske tömegéért felelős Higgs-bozont.

MTI | 2014. július 27.

A hárommilliárd dolláros projekt ráadásul a tervek szerint csak az előszobája lenne egy szuper proton-proton részecskegyorsítónak, amelyhez hasonlónak az építését európai és amerikai kutatóintézetek is fontolgatják. Egy ilyen ütköztető megépítéséhez szükséges jelentős mennyiségű kutatás azzal jár, hogy 2035 előtt nem készül el a szupergyorsító. Kína az addig hátralévő éveket akarja „áthidalni” az 52 kilométeres gyűrűvel – írta a Nature című tudományos folyóirat, megjegyezve, hogy mivel minden bizonnyal csak egyetlen szuper proton-proton gyorsító épül majd a világon, Kína vezető helyzetbe kerülhetne a részecskefizikai kutatások terén, ha ott valósulna meg a projekt.

Az elektron-pozitron és a hadronütköztetők, mint az LHC kiegészítik egymást. Utóbbiak protonokat ütköztetnek nagy energián – a proton olyan hadron, amely három elemi részecskéből, kvarkból áll –, hogy kiderüljön, mi keletkezik az ütközések során. Az alacsonyabb energiájú elektron-pozitron berendezések révén „tisztább” események figyelhetők meg, mert már eleve elemi részecskéket ütköztetnek.

A Higgs-bozon más részecskékkel való kölcsönhatásait részletesen vizsgálva a tervbe vett kínai elektron-pozitron részecskegyorsítónak képesnek kellene lennie arra, hogy felfedje: a Higgs-bozon egyszerű részecske, vagy valami egzotikusabb. Ez segítené a fizikusokat abban, hogy megfejtsék, az isteni részecskeként emlegetett bozon illik-e a részecskefizika standard modelljébe, vagy netán többféle Higgs-bozon van.

Tíz évvel ezelőtt a tudósok kételkedtek volna abban, hogy Kína képes megépíteni egy 52 kilométeres gyűrűt – vélekedett Ian Shipsey, az Oxfordi Egyetem kísérleti fizikusa, aki szerint több sikeres kísérlet, például annak 2012-ben történt vázolása után, hogy a neutrínók miként alakulnak át, Kína most először magabiztosan rukkolhat elő egy ilyen nagyratörő tervvel.

Nick Walker, a németországi DESY Intézet, vagyis a Nagyenergiájú Fizikai Intézet munkatársa szerint bár van néhány technikai gond, amelyeket a kínaiaknak le kell küzdeniük, ezek egyike sem jelentős.

Guido Tonelli, a CERN ATLAS kísérletének korábbi vezetője ugyanakkor úgy vélekedett, Kína még messze van attól, hogy vezető helye legyen az ilyen irányú kutatásokban, legfőképp amiatt, hogy a nagyenergiájú fizikával foglalkozó szakemberek közössége nem túl nagy, és ha esetleg Kínában épül meg a szuper részecskegyorsító, annak a projektnek nemzetközinek kell majd lennie. „Senki sem képes erre egyedül.”

Vang Csi-fang, a kínai Nagyenergiájú Fizikai Intézet (IHEP) igazgatója közölte, Kína mindkét projektben szívesen lát nemzetközi anyagi forrásokat, amelyekből ha sok lesz, akár 80 kilométeres gyűrűt is lehet építeni, növelve ezzel a kísérlet hatósugarát. Az ütköztetőről szólva azt mondta, az építkezés öt év múlva kezdődhet meg.

Ian Shipsey viszont azt hangsúlyozta, hogy mivel reálisan nézve csak egyetlen szupergyorsító fog épülni, a világnak együtt kell dolgoznia azon, hogy megtalálják a legjobb helyet. A kínai terveket viszont alkalmasnak találja arra, hogy versenyhelyzetet teremtsenek az ázsiai ország, az Egyesült Államok és Európa között.

Tovább bonyolítja a helyzetet a lineáris részecskegyorsító (ILC) már jó ideje folyamatban lévő tervezése. Az az elektron-pozitron ütköztető jóval nagyobb energián tudna működni a Kína által javasolt 52 kilométeres gyűrűnél. A lineáris gyorsító az annak tervezésében részt vevő európai csoport vezetője, Brian Foster szerint sokkal többre lenne képes pusztán a Higgs-bozon tanulmányozásánál: vizsgálhatna más alig ismert részecskéket – például a t-kvarkot – és bármilyen más jelenséget, amelyet az LHC felfedezhet.