A CERN már az LHC utódján gondolkozik

Bár a Nagy Hadronütköztető még csak most teszi meg első lépéseit a nagy felfedezések irányába, a Párizsban tartott ICHEP 2010 konferencián már az LHC utódjáról folytak az eszmecserék.

Két részecskegyorsító tervezet is az asztalra került a francia fővárosban, az egyik a Nemzetközi Lineáris Ütköztető (ILC), a másik pedig a Kompakt Lineáris Ütköztető (CLIC). Az ILC egy 35 kilométeres egyenes gyorsítóban ütköztetné egymással az elektronokat és pozitronokat, míg a CLIC egy rövidebb, azonban nagyobb energiaszinten működő megoldás lenne.

Rolf-Dieter Heuer

Döntés csak azután születhet, hogy az LHC megtette az első, a részecskefizika standard modelljén túlmutató felfedezéseit, például bizonyítékot talál a "szuperszimmetrikus" részecskékre, mivel ezek adnák meg a szükséges iránymutatást a választáshoz. Általuk meghatározhatóvá válna melyik gyorsító lenne a megfelelőbb az új részecskék tulajdonságának további tanulmányozására.

"Ha nagyon optimistán gondolkozunk, akkor már 2012-ben sor kerülhet a választásra, ha azonban realista akarok maradni, 2015 környékét kell mondjak" - nyilatkozott a CERN részecskefizikai laboratóriumának vezérigazgatója, Rolf-Dieter Heuer hétfőn tartott sajtókonferenciáján, melyen azt is elmondta, hogy a döntést követően még öt évre lesz szükség a finanszírozás és a projekt irányításának tető alá hozására. Az LHC a tervek szerint 2030-ig üzemel. 2020-ig még végrehajtanak rajta egy korszerűsítést, ami megnöveli a részecske ütközési arányt, így még több adatot nyerhetnek a kísérletekből. Ezt vagy a szerkezetben cirkuláló részecskék számának növelésével, vagy a részecskék egy fókuszáltabb sugárba való összesűrítésével érik majd el, tette hozzá Heuer.

A közelebbi jövőt tekintve a tervek szerint az LHC 2012-ben leáll, hogy elvégezzenek rajta egy körülbelül 15 hónapon át tartó karbantartást, ami része a Steve Myers, a CERN részecskegyorsítási technológiák igazgatója által bemutatott tízéves tervnek. Ezután a gyorsító újabb három éven át üzemel, amit egy újabb 15 hónapos szünet követ, ekkor már a felújítási munkák első szakasza következik.

Ugyancsak hétfőn jelentették be, hogy az amerikai Illinois államban működő Tevatron részecske ütköztető újabb lépést tett az európaiak által is célul kitűzött Higgs bozon részecske megtalálása felé, egyre szűkítve a még kutatható tartományokat. A Fermilab által működtetett Tevatron jelentős előnyben van az LHC-vel szemben, a gyorsítóval ugyanis már 1995-ben felfedezték a Higgs bozon kereséséhez elengedhetetlen top-, vagy röviden t-kvarkokat, a tudomány által eddig ismert legnehezebb részecskéket, amit azóta nagy mennyiségben elő is tudnak állítani.

Eközben az LHC kísérleteiből még csak most próbálják beazonosítani ezeket a részecskéket, amik elvileg speciális kölcsönhatásban lehetnek a mindeddig megfoghatatlannak tűnő Higgs bozonnal. Az elméletek szerint amennyiben a Higgs bozon egy töltéssel rendelkező formában létezik, akkor a t-kvarkkal észlelhetővé válhat. Az ütköztetőkben előállított elemi részecskék más szubatomi részecskékké bomlanak. A töltéssel rendelkező Higgs szoros kapcsolódása a t-kvarkkal azt jelenti, hogy ha a Higgs nehezebb a t-kvarknál, akkor egy t-kvarkká és egy másik, úgy nevezett bottom-, azaz b-kvarkká alakul. Amennyiben a Higgs könnyebb, akkor a t-kvark bomlik szét egy Higgs bozonná valamint egy b-kvarkká. Ez így leírva egyszerűen hangzik, a gyakorlatban azonban jóval nagyobb falat ezeknek a részecskéknek a megtalálása, nem véletlen, hogy az elmúlt évtizedben nem jártak sikerrel a kutatók.

A t-kvark ugyanakkor a szuperszimmetrikus részecskék előfutáraként is számításba vehető. A szuperszimmetrikus részecskék egy teljesen új osztályt testesítenének meg, melynek létezését az elméleti fizikusok már megjósolták, a részecskegyorsítókban azonban még nem sikerült megfigyelniük.