A 2009. november 21-én közzétett képen kutatók ujjonganak, miután sikeresen újraindították a Nagy Hadronütköztetőt (LHC - Large Hadron Collider) Genfben

MTI/EPA - FABRICE COFFRINI

A nagy hadronütköztető, azaz az LHC Genf közelében, a francia-svájci határon egy 27 kilométeres alagútban található. Az alagút akkora, hogy akár metró is járhatna benne. A CERN eredeti svájci területe nem is volt elég a megépítéséhez, a gyorsító átnyúlik Franciaországba is. A hadron szó a részecskék egy családját jelöli, a gyorsítandó részecskék, a protonok ebbe a családba tartoznak. Az ütköztető a gyorsító típusára utal: két részecskenyaláb kering körpályán egymással szemben, ellentétes irányban, majd a gyorsító négy pontján összeütköznek, ezeken a pontokon zajlanak a tanulmányozandó részecskeátalakulások.

A gyorsítóban közel fénysebességgel száguldanak a részecskék, legnagyobb energiájuk 7 teraelektronvolt (TeV), tehát a két nyaláb ütközése 7+7=14 TeV energiát szolgáltat a fizikai folyamatokhoz, ez tízszer nagyobb az eddigi csúcstartó amerikai berendezésben elérhető energiának. A részecskék akkor tudnak egyre nagyobb sebességre szert tenni, ha útjuk során nem ütköznek más atomokba, részecskékbe, ezért az LHC-ban a normál légköri nyomás tízbilliomod részét tartják fenn. A műszaki feladat nagyságát mutatja, hogy ezt a fantasztikus légritkítást hatalmas, körülbelül 6500 köbméter térfogatban kell elérni.

A részecskék pályáját közel tízezer, különböző típusú mágnessel alakítják ki. A mágnesekben 11 700 amper erősségű áram folyik, ez hozza létre a szupererős mágneses teret. A mágneseket szuperfolyékony héliummal hűtik 1,9 kelvinre, vagyis -271,4 Celsius fokra. A távoli világűr ennél közel egy fokkal melegebb, -270,5 Celsius-fokos. A két nyaláb találkozásakor a két találkozó csomagban lévő összesen 200 milliárd proton között mindössze 20 ütközés megy végbe. A csomagok átlagosan másodpercenként 30 milliószor ütköznek, az LHC-ban tehát mintegy 600 millió ütközés következik be másodpercenként.

A CERN-ben a hatalmas adatmennyiség kezelésére és feldolgozására kiépült számítóközpont mindig a világ egyik legnagyobbika volt. (Itteni szakemberek találták ki később az internetes világhálót, a world wide webet.) Az LHC-kísérletek adatainak feldolgozására alakították ki a sok ezer személyi számítógépet hálózatba kötő GRID-rendszert. A hatalmas berendezések megépítése, a műszaki csúcsteljesítmények megalkotása nem olcsó. A CERN költségvetésében a gyorsítóberendezés költsége hárommilliárd euró, ehhez járul a kísérleti berendezések és a számítógépes hálózat együtt egymilliárd eurós költsége.

A szakértők olyan elméleti elemi részecskék, mint a részecskefizika standard modellje által megjósolt Higgs-bozon vagy Higgs-részecske létezésére is bizonyítékot keresnek, valamint azt szeretnék megtudni, miből áll a sötét anyag. A CERN-t azonban nemcsak az LHC műszaki problémai aggasztják. Az MTI szerint a hadronütköztetőt ellenző ConCERNed International nevű civil szervezet pénteken az ENSZ-hez fordult, beadványában azzal vádolva meg Svájcot, Franciaországot és Németországot, hogy nem tettek eleget az állampolgárok biztonságának szavatolására vonatkozó, törvény megszabta felelősségüknek.

Az LHC-t már tavaly beüzemelték - 2008. augusztus 9-én lépett be első ízben protonnyaláb. A többlépcsős előgyorsító rendszer pontos működését már korábban beszabályozták, ellenőrizték. Augusztus elején az LHC "ajtaját kinyitva" az egyik gyűrűbe való belépést tesztelték csak, a részecskecsomag 3 kilométeres utat tett meg az LHC-ban. Szeptember 10-én sikeresen körbevezették a protonnyalábokat mindkét gyűrűben.

Hatalmas volt az öröm, mindenki készült a következő fontos próbára, a két szembefutó protonnyaláb ütköztetésére. Szeptember 19-én azonban héliumszivárgást jeleztek a műszerek az LHC alagútjában. A vizsgálatok azóta feltárták a szivárgáshoz vezető folyamatokat, megkezdték a hibaelhárítást, a helyreállítást.

Kiderült, hogy két mágnes között fellépett rövidzárlat indította el az eseménysort, amelynek végén nagy mennyiségű, mintegy egy tonnányi, hélium került ki az alagútba. A lehűtött részeket körülölelő vákuumrendszer biztonsági szelepe nem győzte a hélium kiengedését, nem ekkora anyagmennyiség kibocsátására tervezték. A vákuumtérben kialakult megnövekedett nyomás pedig olyan erőhatást váltott ki, amely eltörte a mágnes alátámasztását, a mágnes elmozdult, újabb másodlagos káresemények indultak be.

A nagy hadronütköztetőt le kellett állítani. A javításhoz 39 dipól mágnest és 14 kvadrupól mágnest kell a felszínre vinni a 100 méter mélyen fekvő alagútból. Ezenfelül körülbelül 200 meghibásodott elektromos csatlakozást javítottak meg a mérnökök.

A nagy mű húszéves munkába és 3,9 milliárd euróba került. A nagy helyreállítás tizennégy hónapba és 40 millió svájci frankba. A létesítményben most egy olyan megfigyelőrendszert hoztak létre, amely időben jelzi a hibát. Ez lehetővé teszi a mágnesek leállítását még azelőtt, hogy kár keletkezne bennük. A kutatók remélik, hogy ezúttal hosszabb ideig sikerül üzemben tartani a berendezést. December végén-január elején a két protonnyalábot 3,5 teraelektronvolt (TeV) energiával ütköztetik majd.