Részecskében az egész

ÍRTA: BALÁZS ZSUZSANNA
FÉNYKÉPEZTE: KURUCZ ÁRPÁD

Krasznahorkay Attila évtizedekig csak atommagszerkezeti kutatásokkal foglalkozott, a részecskevadászatnak, az atommagok vizsgálatának leginkább csak szabadidejében hódolt. Mégis talált olyan nyomokat, amelyek egy új részecske létére utalnak. Ha létezik, ez a részecske újraírhatja a fizikusok teóriáit a világ rendezőelvéről.

Tavaly a magyar és a világsajtót is bejárta a szenzációs hír, hogy új részecskét találtak. Sokan kételkedtek. Mit találtak voltaképpen?
Egy új részecskére utaló kísérleti eredményeket kaptunk. Ahhoz azonban, hogy ezt a fizikusok szakmai közössége is elfogadja, az új részecskét egy tőlünk független kutatócsoportnak is ki kellene mutatnia. Biztosan tudom, hogy Prágában, Párizsban, a Róma melletti Frascatiban, Európán kívül az ausztráliai Canberrában, Kanadában és az Egyesült Államokban most is végeznek erre irányuló kísérleteket. Azon felül, hogy egy atomkis korábbi kollégám vezeti, a canberrai vizsgálat azért is izgalmas, mert szupravezető elektron-pozitron spektrométerrel próbálják kimutatni az új részecskét. Az olaszországi Frascatiban viszont elektron-pozitron ütköztetéssel, vagyis a fragmentumaiból igyekeznek újraalkotni az általunk a bomlása közben észlelt részecskét. Ha ez sikerülne, az már megdönthetetlen, perdöntő bizonyítéknak számítana. Egyébként a CERN-ben is zajlanak előkészületek kísérletünk igazolására.

Amennyire tudom, a CERN-ben nagyenergiás folyamatokat vizsgálnak.
A nagyobb detektorok, mint például az Atlas vagy a CMS, a részecskegyorsítóban keringő nyalábra merőlegesen helyezkednek el, így azokkal valóban csak nagy tömegű és nagy energiájú részecskéket lehet befogni. Az általunk kimutatott részecske észlelésére, valamint a sötét anyag természetének
kutatására azonban új kísérletsorozat indul, és ahhoz új detektort is építenek, a FASER-t. Ez a  berendezés a nyaláb irányához képest nagyon kis szögben fog elhelyezkedni, vagyis kis tömegű részecskékre lesz érzékeny. A koronavírus-járvány miatt most még nem lehet tudni, sikerül-e tartani a 2022-es indulást; mindenesetre az első eredményekre a detektor üzembe helyezéséhez képest körülbelül egy éven belül lehet majd számítani.

Önöknek sikerült esetleg tavaly óta további bizonyítékokat találniuk?
Tavaly a hélium 4-es izotópjával kísérleteztünk, ennek magjával egyébként egy sor vizsgálatot is elvégeztünk azóta. Éppen most elemzem egy többhetes kísérletsorozat eredményeit. A hélium-4 különféle gerjesztett állapotaiban lezajló bomlási folyamatokat vizsgáltuk. A hélium-4 atommagjának ugyanis több különböző gerjesztett állapota ismeretes. Az X17-es részecske akkor keletkezik, amikor az atommag valamelyikből az alapállapotába tér vissza. Az új részecske azonnal el is bomlik, ennek a folyamatnak nagyon szigorúan meghatározott kinematikai jellemzői vannak. Az elsőként általunk detektált új részecske nemcsak meghatározott energiájú elektronra
és pozitronra bomlik fel, hanem azok ugyancsak szigorú szabályoknak megfelelő szögben szét is válnak egymástól. Ezért lehetséges, hogy az elektronpozitron pár mozgásának elemzésével hitelt érdemlően tudjuk bizonyítani: itt valóban egy részecske keletkezett. Ha ráadásul az X17 spinjét is sikerülne pontosan meghatározni, az arról is információval szolgálna, hogy az új részecske vajon beilleszthető-e a fizika kiterjesztett standard modelljébe. Ha nem tudjuk megmagyarázni a fizikai
törvényszerűségek standard modelljével, az újabb bizonyíték lehet arra, hogy az X17 esetleg egy egyelőre még nem ismert ötödik alapvető kölcsönhatás főszereplője.

A teljes cikket elolvashatja a magazin 2020. novemberi lapszámában.