A svájci Nagy Hadronütköztető (LHC- Large Hadron Collider) ugyan nagyon jól hangzik - de hogy mi a haszna, azt kevesen tudják, és még annál is kevesebben értik. Robert J. Sawyer regényében, a Flashforwardban például arra jó, hogy ad az emberiségnek egy rövidke, másfél percnyi jövőbelátást puszta véletlenségből. De nyilván nem ezért építették ezt a gigantikus, 27 km hosszú részecskegyorsítót (ami pénzben sem lehetett azért semmi), hanem azért, hogy alaposan megtépázza a fizikáról alkotott képünket. Eddig még konkrétan nem sikerült neki - hát, most elkezdte.
A részecskefizika törvényeit úgy, ahogy vannak, átírná az új felfedezés, ha sikerül megismételni. Emellett magyarázattal szolgál arra a nyilvánvaló tényre is, hogy az univerzum nagyobb részt anyagból áll és nem antianyagból.
Az LHC-ben nagy sebességre gyorsított (más szóval: nagy energiájú) részecskéket ütköztetnek. Ezek energiarobbanásokat okoznak, amik folyamán rengetem szubatomi részecske keletkezik, köztük sok egzotikus, instabil jószággal, melyek így vizsgálhatóvá válnak.
A legújabb kísérlet, az LHCb eredményei megdöbbentették a kísérlet lefolytatóit: egyes anyagi részecskék ugyanis másképp viselkedtek, mint antianyag-részecskepárjaik, ez pedig megmagyarázhatja, hogy miért anyagból épül föl a mi világunk, és nem antianyagból.
A tudósok szerint az univerzum nagyjából egyenlő mennyiségű anyaggal és antianyaggal indult (emlékeztető: az antianyag részecske ugyanakkora tömegű, mint az anyagi párja, csak ellenkező töltésű). Valahogy az elmúlt röpke 14 milliárd évben azonban az antianyag nagyobbik része eltűnt (elpusztult? Megsemmisült?...), és így egy javarészt anyagból álló világegyetem maradt hátra.
Erre az egyik lehetséges magyarázat az ún. "töltés-paritás" anomália elmélete: az ellentétes töltésű részecskék másként viselkednek egymáshoz képest. Az LHCb kutatók bizonyítékértékű információhoz jutottak ezzel kapcsolatban: ez történik, amikor a D-mezon nevezetű részecskék (amelyek az ún. "bűvös" kvarkokat is tartalmazzák) más építőelemekre esnek szét. Ezek a bűvös kvarkok annyira instabilok, hogy a másodperc töredékéig maradnak csak egyben, nagyon gyorsan szétesnek más részecskékké, amiket a kísérlet észlel.
A kísérletben a kutatók az anyag-antianyag keletkezésben a valószínű végállapothoz képest 0,8% eltérést tapasztaltak, az anyag javára - ami lényegi különbséget jelenthet kozmikus méretekben.
Persze ilyen instabil, extrém módon véletlenszerű részecskék és kísérletek esetében fontos, hogy minél többször ismételjenek meg egy-egy vizsgálatot. Ha sok alkalommal hasonló érték jön ki, akkor lehet csak biztosra venni, hogy valóban egy alapigazságra találtak. Mindenesetre a részecskefizikában a 0.8% olyan hatalmas számnak minősül, hogy biztosra veszik, hogy egy létező jelenségre bukkantak. Szakmai nyelven ezt a "biztosra veszik"-et 3,5 szigma besorolásnak hívják, ami azt jelenti, hogy 0,05% esélye van annak, hogy a minta, amit most ott feltételeznek, az valóban nincs ott.
Bár a siker 99,95%-osan biztos, az LHCb munkatársa, Matthew Charles óvatosságra int. "Bizony izgalmas, és kétségtelenül követésre méltó az eredmény. Jelenleg egy döbbenetes utalás, bizonyíték arra, hogy valami érdekes történik, de, mondjuk úgy, hogy a pezsgőt még nem vesszük le azért a jégről."
Szerinte legkésőbb 2012 végére sikerül annyi eredményt felmutatni, hogy megerősíthetik, vagy elvethetik ezt a kísérletet.
Elsőre ez egy nyilvánvaló, érdekes kis információnak tűnhet - de a hordereje valójában sokkal nagyobb, mint amekkorának elsőre hangzik. Ugyanis ha bizonyításra kerül, az azt jelenti, hogy a jelenleg mindenki által elfogadott részecskefizikai elmélet, az ún. Standard Modell nem teljes, nem alkalmazható általánosan. Bár a modell enged némi töltés-paritás anomáliát - 0,8% azonban nagyon, nagyon sok, ennyit abszolút kizár. Hogy a megfigyelt eredményt magyarázhassák, meg kéne változtatni a jelenlegi képet - vagy hozzá kellene adni egy kvark-szintű, vadonatúj fizikát.
Akárhogy is, a Nagy Hadronütköztető ezzel már elérte azt a cél, amire megépítették, ugyanis célja valóban nem a jövőbe látás volt, hanem, ahogy Charles fogalmaz:
"Az LHC létrejöttének az oka pontosan az, hogy a Standard Modellt meghaladó új fizikát fedezzünk fel és érthessünk meg. Pontosan ez az, amiért én magam is csatlakoztam az LHCb-hez."
Azaz, bár Sawyer jövőlátást ígért nekünk, az nem valószínű, de ha az LHC beteljesíti küldetését, nagyon érdekes és fontos információkat kapunk.
Az egyik esetleges magyarázat az ilyen töltés-paritás anomáliára az ún. szuperszimmetria. Eszerint az összes ismert részecskének létezi kegy ún. szuperszimmetrikus partner részecskéje, ami félegységnyi spin-értékkel különbözik tőle (a spin nem pörgést jelent, hanem a részecske saját, belső impulzusmomentumát).
Eddig még nem sikerült kimutatni vagy bizonyítani a szuperszimmetriát, de ha ezek a részecskepárok valóban léteznek, a nagyenergiájú ütközéseknél létrejöhetnek és azonnal eltűnhetnek, így hathatnak a részecskebomlásra, és így máshogy történhet az anyag és az antianyag részecskék bomlása.
space.com nyomán
