Tényleg szüksége van a világnak egy újabb részecskegyorsítóra?

Azt még egy laikusnak sem kell elmagyarázni, hogy részecskegyorsítót építeni nem olcsó móka: a CERN-ben most működő Nagy Hadronütköztető után a következő tervezett gyorsító több tízmilliárd dollárnyi összegre rúg majd, ha megépül. És igencsak úgy néz ki, hogy megépül: a 23 tagállam, köztük Magyarország képviselőiből álló CERN Council 2020. június 19-én hivatalosan elfogadta az intézet és a tudományterület további működését nagymértékben meghatározó Európai Stratégiai Terv megújított változatát (European Strategy Plan for Particle Physics Update).

A terv rövid- és hosszú távú terveket is tartalmaz az európai részecskefizika-kutatás jövőjét tekintve, de fontos megjegyezni, hogy csak szakmai útmutatásról van szó, konkrét projektekről, valamint a rájuk fordítható összegekről csak néhány év múlva döntenek a szervezetnél, de

az LHC utódja valójában már a küszöbön álldogál, és csak a hivatalos bebocsátásra vár.

Ez azt jelenti, hogy megindultak a megvalósíthatósági kutatások a témában, és jelenleg úgy néz ki, hogy ez lesz a részecskefizika jövőjének egyik fő irányvonala.

A berlini tudományos héten megrendezett online Falling Walls konferencia keretein belül részecskefizikusok vitatkoztak arról, mennyire érdemes ekkora összeget költeni egy ilyen elég erősen alapkutatásra támaszkodó tudományágra.

Illetve valójában nem is vitatkoztak, hiszen egyértelműen egyetértés mutatkozott közöttük: nagyobb, erősebb gyorsítóra szükség van ahhoz, hogy a részecskefizika folytathassa a Higgs-bozon felfedezéséhez vezetett, bár azóta némileg stagnáló útját.

„Fontos leszögezni, hogy az új részecskegyorsítót nem most építjük, hanem a jövőben, a tervek szerint a 2030-as évek végéig használjuk majd a felújított LHC-t, és utána nagyjából ötven évig nem akarunk újban gondolkodni” – mondta a beszélgetésen Ursula Bassler, a CERN bizottságának vezetője. „Jelenleg még mindig az LHC-ből begyűjtött adatokat elemezzük, és ezekkel dolgozunk.”

Nigel Lockyer, a Fermi gyorsítólaboratórium igazgatója kiemelte, hogy jelenleg nem is tudnánk megépíteni egy ilyen, a tervek szerint 100 kilométeres átmérőjű gyorsítót. „Még rengeteg kutatásra és fejlesztésre van szükség ahhoz, hogy egyáltalán technológiailag ott tartsunk, hogy egy ilyen megépülhessen” – mondta. Beate Heinemann, a DESY vezető kutatója szerint jobb szupravezető mágnesekre, nagyobb számítási teljesítményre és képfelismerésre is szükség lesz, hogy egyáltalán elkészülhessen egy ilyen szerkezet.

De miért kell még az LHC-nál is erősebb, komolyabb részecskegyorsító, amikor már megvan a Higgs-bozon, amivel teljes a fizika standard modellje? „A munkának itt nincs vége, hogy megtaláltuk a Higgs-bozont 2012-ben. Szeretnénk még inkább részletekbe menően vizsgálni, mivel valószínűleg fontos szerepet játszott az univerzum létrejötte utáni úgynevezett őslevesben” – mondta Bassler. Heinemann hozzátette, hogy a CERN gyorsítói olyan energiákat hoznak létre, amelyek utoljára a Nagy Bumm után voltak jelen az univerzumban, ezt pedig ilyen eszközök nélkül nem lehetne rekonstruálni.

Persze kérdés, hogy mindettől olcsóbb lesz-e a kenyér – de a kutatók szerint nem erre kellene koncentrálni. „A rövidtávú tudomány nyomása nagyon káros lehet, nem szabad ilyen rövid időintervallumokban gondolkodni” – mondta Jeremy Farrar, a Wellcome Trust alapítvány igazgatója. „A hosszú távú célokra kell koncentrálnunk.”

Nem mintha a részecskefizika-kutatás nem adott volna hasznos gyakorlati eredményeket: az orvostudományban például jól lehet használni egy rakás itt kifejlesztett eszközt és technológiát. „A képalkotó technológia a részecskefizikából érkezett az orvostudományba, és felforgatta az egész szakmát. A segítségével vírusokat figyelhetünk meg, ami a koronavírus-járvány idején igencsak jól jön” – mondta Lockyer. „A röntgenlézer is a részecskefizika találmánya, a fehérje szerkezetét lehet vele vizsgálni, vagyis akár az élet, a betegségek eredetét is.” A szakértő abban is biztos, hogy a kvantumszámítógépek évtizedeken belül forradalmasítják majd a részecskekutatást, és teljesen megváltoztatják, felgyorsítják az egész munkafolyamatot.

Persze nemcsak a részecskegyorsító kell a részecskefizika-kutatáshoz, több kisebb kísérlet is zajlik világszerte, és az is biztos, hogy nem csak a CERN foglalkozik ilyesmivel. Jelenleg azonban a nagyenergiás részecskefizika fellegvára a svájci nemzetközi intézet, ahová a világból szinte mindenhonnan érkeznek tudósok kutatni.

„Az 1960-as években az országok egymással versenyeztek a tudományterületen, most maximalizáljuk a potenciált, és együtt dolgozunk” – mondta Heinemann. „A világon máshol is folyik részecskefizika, de az energiahatár kitolásában a CERN-ben folyik a legfontosabb munka.”