Megnéztük a 70 éve alapított föld alatti birodalmat, ahol az élet legnagyobb kérdéseire keresik a választ

Az LHCb kísérletben használt berendezés egyik hatalmas mágnese

Grandiózus tudományos vállalkozás eredménye a CERN, vagyis az Európai Nukleáris Kutatási Szervezet, és annak hatalmas, részben a földfelszín alatt működtetett telephelyei a Jura-hegységnél a svájci-francia határon. A hét évtizede alapított, a világ legnagyobb részecskefizikai laboratóriumának számító létesítmény számos szempontból különleges hely, további bővítésével, fejlesztésével a napirenden. Az Origo meghívást kapott egy látogatásra Genfbe, a CERN székhelyére, és bejutott a laboratóriumkomplexum egyik földalatti helyszínére is. Beszámolónkban bemutatjuk azt, hogy mi ennek a különleges kutatási helyszínnek a jelentősége a világ atomfizikai kutatói, tágabban pedig az európai, illetve a globális tudományos élet számára.

A CERN a svájci-francia határon fekszik Forrás: Origo

A CERN (a betűszó feloldása: Centre Européen pour la Recherche Nucléaire) küldetése röviden összefoglalható: a laboratórium célja az, hogy részecskegyorsítókat biztosítson a fizikai kutatások számára, különösen a nagyenergiájú, illetve az atomi szintnél kisebb részecskék vizsgálatához, elméleti feltevések empirikus igazolásához. Működését a résztvevő tagországok alapította szervezet felügyeli – jelenleg 23 ország, mellettük vannak társult és megfigyelő státuszban lévő államok –, és nem a kutatóközpontot befogadó államok.

A világ minden, részecske- illetve atomi fizikával foglalkozó kutatóközössége számára nyitott labor, mely alapvetően nyitott a laikus látogatók számára is.

A CERN-ben való látogatást nem is úgy kell elképzelni, hogy a beléptetésnél marcona őrök gyűrűjén kell átverekednie magát az érkezőnek, kifelé pedig a legutolsó nadrágzsebét is ki kell pakolnia. A genfi központi egységek közül a látogatóközpont alapvetően mindenki számára nyitott, de a felszíni telephelyek egyes részeibe is be lehet jutni előzetes egyeztetést követően. A CERN most is olyan, aminek a helyszínen látottak szerint alapítói elképzelték: a tudomány különleges, nagyjából mindenki számára felkereshető, transzparensen működő szentélye – vagy, kevésbé emelkedetten, egy világviszonylatban is jelentős, a ténylegesen megvalósított kísérletekre fókuszáló központja.

Versenyképes európai tudományos életet teremteni

Az utóbbi állítás kapcsán egészen az alapítás időszakáig kell visszatekinteni. A CERN alapító okiratát 1954-ben írták alá, de 1952-ben a szervezet ideiglenes tanácsa már megtartotta első ülését, tisztviselőket választott, és felszólította az európai kormányokat, hogy nyújtsanak be javaslatokat a létesítmény elhelyezésére. A hetven éve alapított CERN története (első két éve alatt: Nukleáris Kutatások Európai Tanácsa) tehát alig néhány évvel a második világháború után kezdődött, ennek pedig minden bizonnyal jelentősége van abban, ahogyan a CERN működését alapítói - fizikusok, atomtudósok - elképzelték.

A világháború lezárását követően Európa számára egyértelműen versenyképességi kihívást jelentett az Egyesült Államok, amely fáradhatatlanul alkalmazta az agyelszívás módszerét a háborúban megtépázott, súlyos sebeket szerzett kontinensen.

A felgyorsuló és mind nagyobb jelentőséget kapó nukleáris fizikai kutatások emellett meglehetősen költségesek voltak, ezeknek terheit célszerűbbnek tűnt elosztani együttműködő országok között. Így az eredmények felmutatása már alapot adott az eredményes versenyre az USA-ban már működő nemzeti jelentőségű laboratóriumokkal, és a szovjet atomtudósokkal egyaránt. De a költségmegosztáson túl volt még egy fontos szempont.

A háború borzalmait és a holokauszt traumáját elszenvedő kontinensen egy nemzetek felett álló tudományos intézmény az európai tudományos, szellemi élet újjászervezésének reményét, és az elért eredmények későbbi békés célú felhasználásának ígéretét jelentette.

A CERN múltjáról mesélő tárgyak a történeti kiállításon Forrás: Origo

Az erőfeszítéseket elképesztő tempójú fejlesztések követték, és a Genf közelében lévő – akkor még piciny, mára azzal egybenőtt – Meyrin faluban felbolydult minden. A CERN részecskegyorsítóit persze nem egyszerre építették meg: tanulságos volt látni az egyik, látogatók számára nyitott felszíni épületben a történeti tárlaton., mit történt a Jura-hegység lábánál akkor, amikor megtörténtek az orosz-amerikai űrverseny nagy eredményei, vagy bemutatták az első IBM-számítógépet (1981). A részecskefizikai laboratórium első gyorsítója tényleg megdöbbentően hamar, 1957-ben állt üzembe. A szinkrociklotron egészen 1990-ig üzemelt, részecske- és magfizikai kísérletekhez szolgáltatva protonokat. 1959-ben készült el a protonszinkroton, a korábbinál jóval magasabb energiával szállított protonokat, majd szerepe később módosult, és a későbbi évtizedekben épült gyorsítók előgyorsítója lett.

Ma a CERN-ről sokaknak a Nagy Hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC) jut először eszébe, és nem véletlenül, mert fizikai méreteit illetően jelenleg ez a legnagyobb eszköz a laboratóriumban.

Egy föld alá épült, 27 kilométer átmérőjű körgyűrűben működik, mely eredetileg a 2000-ben leállított LEP, azaz a nagy elektron-pozitron ütköztető kiszolgálására készült. Az LHC-ban elképesztő sebességre gyorsított, az atomnál kisebb részecskéket ütköztetnek, és figyelik meg viselkedésüket, hogy az eredményekből újabb következtetéseket lehessen levonni az anyag természetére vonatkozóan.

A földalatti birodalom jelenlegi legnagyobb eleme, a 27 km kerületű gyűrű nyomvonala. melyben most az LHC üzemel Forrás: CERN

Csúcsgyorsítások

A CERN működése során már felállított pár világrekordot, az LHC-val pedig - annak méretét tekintve - jelenleg is csúcstartó.

Ez a világ legnagyobb és legerősebb részecskegyorsítója, a hatalmas földalatti gyűrű jócskán átnyúlik a francia határon.

Ha egyébként nincs üzemben, akár gyalog, akár biciklizve, körbejárható, ha viszont működik, belépni a területére nem lehet. Ugyan a sugárzás szintje a veszélyesnél alacsonyabb, de kockáztatásnak helye nincs – erősítette meg túravezetőnk, aki maga is részecskefizikai kutatóként dolgozott korábban az intézetben.

A CERN-ben persze több más egység működik, melyek használata nyitott a nemzetközi tudományos közösség előtt, elméleteik igazolására, kísérletek felállítására és lefolytatására. Az előgyorsító-rendszerek és az LHC mellett több más egység is elérhető a telephelyeken, például a müon-neutrínokkal foglalkozó egység. Ezeket a könnyű elemi részecskéket a CERN-ből egy olaszországi neutrínódetektorba irányítják. 2012-ben a CERN tisztázta, hogy egy korábbi kísérletet lefolytató csapat tévesen közölte azt a szenzációsnak számító 2011-es eredményt, miszerint egyes neutrínók a fényénél nagyobb sebességgel tették meg az utat Olaszországba – kiderült, hogy egy rosszul bekötött kábelnek volt köszönhető az első elképesztő, később tévesnek bizonyuló mérési eredmény.

A látogatóközpont épülete a Genf melletti Meyrin-ben Forrás: Origo

Magyar részvétel a CERN-ben, és a World Wide Web születése

A létesítménynek jelenleg is több ezer alkalmazottja van, többségük részecskekutatással foglalkozó szakember.

Magyar kutatók 1992 óta vesznek részt a munkában, a ma már MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont néven működő szakembergárda munkatársai mellett más hazai kutatók is hozzájárulnak a CERN eredményes működéséhez.

Ahogy arról az Origo beszámolt, a labor egyik nagy detektora magyar szakemberek jelentékeny hozzájárulásával újult meg a legutóbbi években.

A létesítményben szerveznek továbbképzéseket is, túravezetőnk korábban részt vett ezeknek a programoknak a lebonyolításában, így többek között Magyarországról érkező tanárokkal is dolgozott.

S hogy mi köze a CERN-nek az internethez, pontosabban a World Wide Web-hez?

Az közismert, hogy az internet az Egyesült Államokban született, és eredetileg katonai célokat szolgált. Csakhogy az elérésen és megosztáson alapuló hálózaton a manapság legtöbbet és legszélesebb körben használt megoldás, a World Wide Web (www), európai találmány. A "www" nem egyenlő az internettel, hanem „csak" annak egyik, arra épített - igen jelentős - szolgáltatása.

Bizonyos, hogy ön is gyakran használja „a webet", például amikor böngészőjében megnyitja a www.origo.hu oldalt, vagy belép egy közösségi felületre, vagy amikor ellenőrzi, van-e abból a termékből a kereskedőnél raktáron, amit kiválasztott karácsonyi ajándéknak valaki számára. Azt, hogy ezt megteheti, eredendően alighanem Tim Berners-Lee-nek kell megköszönnie.

Tim Berners-Lee 2011-ben egy konferencián Forrás: AFP/Noah Seelam

Az angol - később lovagi címet kapó - matematikus 1989-ben találta fel a webet, amikor a kutatóintézetben dolgozott, 1990-ben pedig bevezették az általa alkotott böngészőt és egy HTTP alapú szervert a CERN-ben. Hozzá köthető a HTML nyelv megalkotása. Az pedig Berners-Lee döntése volt – kitartva eredeti elképzelése mellett –, hogy 1993-ban jogdíjmentesen,

szabadon hozzáférhetővé tette a webprotokollt és a kódot, hogy a munkájuk nyomán keletkező dokumentumokat a tudósok megoszthassák egymással.

Ezzel pedig hódító útjára indult a „web" – a nyíltan elérhető protokolloknak köszönhetően néhány év alatt oldalak ezrei jöttek létre, most, nagyjából 30 évvel később pedig megbecsülni is nehéz, mekkora valójában az, amit World Wide Web-nek ismerünk.

Az érdem a CERN-é, és az ott dolgozó kutatóé: a világ első webszervere a tudós NeXT számítógépén futott, és a világ első webcíme is a CERN-é volt.

Megnézné a világ első weboldalát? Kattintson ide a restaurált tartalom eléréséhez. Alább pedig láthatja, hogyan nézett ki a világ első webes felülete:

Az első weboldal a webről szólt, a világ első webserverét a CERN-ben helyezték üzembe Forrás: CERN

Részecskegyorsítók, World Wide Web, LHC: a CERN fejlesztése nem állt meg, jelenleg is több terv létezik új, a kutatók igényeit még jobban kiszolgáló gyorsítók, illetve ütköztetők építésére, más kiszolgálóegységek fejlesztése mellett. Ilyen például a CERN saját antianyag gyára, melybe belépni nem lehetett, de eltéveszteni sem:

A CERN saját antianyag gyárának épülete Forrás: Origo

Ez az az egyetlen hely a világon jelenleg, ahol alacsony energiájú antiprotonokat, azaz a protonok antianyag megfelelőit állítják elő.

Az antianyag tanulmányozásában szintén érdekeltek a kiváló magyar tudósok is, erről az Origón ebben a cikkben is olvashat.

Cikkünk folytatódik, kérjük lapozzon! A második oldalon a CERN néhány eredményéről olvashat, és arról, honnan származnak a létesítmény működtetéséhez szükséges költségek.