A CERN a koronavírus kutatásba is bekapcsolódik

CanSat műholdépítő versenyt rendeznek augusztusban
2020-07-30
Az őshonos emlősök egynegyedét fenyegeti a kihalás veszélye Nagy-Britanniában
2020-07-31

A rovat támogatója:

A CERN a koronavírus kutatásba is bekapcsolódik

A világ legnagyobb részecskegyorsítójának, egyben a leghatalmasabb tudományos berendezésnek otthont adó CERN egyik fő küldetését akkor teljesítette be, amikor  megtalálta a Higgs-bozont. Az idén 66 éves szervezet azonban azóta még ambiciózusabb célokat tűz ki maga elé.

A CERN, azaz az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet a világ egyik legnagyobb tudományos szervezete, 2500 belsős és 12000 külsős kutatónak, mérnöknek ad otthont 23 különböző országból, köztük hazánkból is. Több mint félévszázados történelme óta szüntelenül gyártja az új fizikai felfedezéseket: itt találták meg a részecskék közül a W- és Z-bozonokat, itt állítottak elő elsőként antiprotont, sőt a CERN-ben született a World Wide Web, azaz a Világháló is.

A kutatóintézet a bozonok otthonának is tekinthető, hiszen itt fedezték fel belőlük a legtöbbet. Ezek a részecskék felelősek az alapvető fizikai kölcsönhatások közvetítéséért, amelyekből összesen négyet ismerünk. Az elektromágneses kölcsönhatáshoz tartoznak a fotonok, az erős kölcsönhatáshoz a gluonok. A maradék három bozont, a gyenge kölcsönhatásért felelős W- és Z-bozonokat, valamint a „Isteni részecskének” is becézett Higgs-bozont mind-mind a CERN kutatói találták, melyek közül az utóbbit hatalmas szenzáció övezte és méltán érdemelt Nobel-díjat is.

A Higgs-bozont, a CERN zászlóshajójának tekinthető óriási részecskegyorsítóban, az óriási, 27 kilométer átmérőjű, a francia-sváci határt is átszelő földalatti gyűrűben elhelyezkedő LHC-ben, azaz a Nagy Hadronütköztetőben találták meg. A felfedezés 2012-ben történt, 2018 vége óta pedig a gyorsító téli álmot alszik. Egészen 2021-ig a nem túl frappánsan Nagy Leállás 2-nek nevezett időszakban van. Akkor kezdenek újra gyorsulni benne a részecskenyalábok, de onnantól kezdve már HL-LHC néven nevezik majd. A korábbi leállásokkal ellentétben ugyanis most nem az energiát növelik, hanem az úgynevezett luminozitást, ami egy bonyolult gyorsítófizikai tényező, erre utal a HL (High Luminosity) előtag. Idáig a cél az volt, hogy minél nagyobb energiákon, azaz nagyobb sebességgel ütközzenek a részecskék. A luminozitás növelése viszont nem a sebességet növeli, hanem a részecskeütközések számát, azaz több eseményt tudnak majd megfigyelni, ezzel remélhetőleg javítják a statisztikákat és megerősítik a korábbi eredményeket.

A gyorsító felturbózásának mértékét jól jelzi, hogy a magas luminozitású gyorsító képes lesz évente akár 15 millió Higgs-bozont is létrehozni, ötször annyit, mint korábban, így azokat sokkal behatóbban lehet majd tanulmányozni. Az LHC már ezidáig is elképesztő felfedezésekkel gazdagította a tudományt: a részecskegyorsító töltött részecskékből álló „lövedékei” megközelítik a fénysebességet, a gyorsítást végző szupravezető mágnesek pedig hidegebbek, mint maga az űr. A részecskenyalábok egymás felé fordítva hatalmas energiákon ütköznek, hogy remélhetőleg felfedjék a részecskefizika ismeretlen szegleteit. Szokás a gyorsított részecskéket egymásnak csapott órákhoz hasonlítani, melyek darabokra esve mutatják meg belső szerkezetüket.

A gyorsítók elképesztő méretű adathalmazt gyártanak, melynek feldolgozása technikai bravúrt kíván – ennek köszönhető, hogy a CERN másik specialitása, az informatika, az adatfeldolgozás és leginkább a számítógépek összekapcsolása. Maga a Világháló felfedezése is annak volt a mellékterméke, hogy a kutatók szerettek volna egy módszert, amivel a leggyorsabban tudnak adatokat egymás között megosztani.

A világ első weboldala

Az internet már úgy, ahogy létezett a CERN előtt, de a szervezet egyik kutatója, Tim Berners-Lee volt az, aki megalkotta a http protokollt és létrehozta 1991-ben a világ legelső honlapját. Ez volt a máig üzemelő http://info.cern.ch.

Az informatikai fejlesztések máig dübörögnek a CERN-ben, ami úttörője a hálózatok fejlesztésének és a grid computingnak, azaz az összekapcsolt számítógépek közös számításainak. A CERN Világméretű LHC Rácsszámító (WLCG) egy 170 számítógép-központból álló hálózat, amely 42 országban üzemel – ezzel hivatalosan is a világ legnagyobb grid alapú hálózata. Egyik központja Budapesten, a Wigner Fizikai Kutatóközpontban található, ahol 500 szerver 20000 processzormagja pörög egyszerre, hogy segítsen feldolgozni az LHC-ben és a CERN egyéb kísérleteinek végeláthatatlan adatfolyamát.

A közelmúltban a WLCG felajánlotta robosztus számítási kapacitását a koronavírus elleni kutatásokhoz is. Csatlakozott a Folding@Home nevű projekthez, amely a vírus fehérjeszerkezetét próbálja felderíteni. Jelenleg a projekt 20 százalékos készültségben van, s bárki csatlakozhat hozzá a saját számítógépével a https://foldingathome.org/ címen.

Annak ellenére, hogy az LHC és a továbbfejlesztett HL-LHC a világ legnagyobb részecskegyorsítója, a WLCG pedig a legnagyobb számítási hálózat, ez még mindig nem elég ahhoz, hogy elég mélyre ássunk a részecskefizikába. A CERN hosszútávú tervei között szerepel egy száz kilométer hosszú behemót gyorsító, a Future Circular Collider, azaz a Jövőbeli Körkörös Ütköztető.

A Genf melletti CERN-ben a jövőben tervezett 100 kilométeres átmérőjű gigagyorsító mellett a mostani LHC szinte eltörpül.

Az FCC három alapvető fizikai problémára keresi majd a választ:

  1. Miből van a sötét anyag?
  2. Miért van több anyag mint antianyag?
  3. Mennyi a neutrínók tömege?

Az FCC-re még sokáig kell várni, a tervek szerint a jövőre induló HL-LHC egészen 2036-ig szolgálatban lesz, és csak utána kezdik majd építeni az újat, melynek kivitelezése valamikor az évszázad végére fejeződhet be, és becslések szerint a költségek meghaladhatják a 20 milliárd eurót.

Vélemény, hozzászólás?

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöltük