Magyar és svéd tudósok páratlan felfedezése: a váratlan, de mégis várva várt új részecske, az Odderon.
Egy 48 éve tartó óriási nemzetközi versenyben négy magyar és egy svéd kutatónak sikerült először döntő bizonyítékot találnia egy rendkívül tünékeny részecske, az Odderon létezésére, számoltak be a kutatók az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) weboldalán. Az eredményből számos hasonló, összetett részecske létezése is következik, így az Odderon felfedezése új fejezetet nyithat az erős kölcsönhatás vizsgálatában.
Simon Rita
Az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont, a MATE Műszaki Intézet, a svédországi Lundi Egyetem és az Eötvös Loránd Tudományegyetem kutatói a rangos European Physical Journal, az EPJ C kötetében közölték páratlan felfedezésüket.
A csoportnak egy kárpátaljai fiatal tagja is van, akinek a fizika területén elért eredményeiről már korábban beszámoltunk egy interjúban.
Az új felfedezés hátteréről Szanyi István ELTE-s doktoranduszt, az Ungvári Nemzeti Egyetem Ukrán–Magyar Oktatási és Tudományos Intézet egykori diákját kérdeztük, akivel már korábban is készített interjút a KISZó.
– Sokan megfoghatatlannak és idegennek érzik a fizika tudományát, főleg amikor szóba jönnek a részecskék. Ti most egy új létezését bizonyítottátok be. Hogyan tudnád egyszerűen elmagyarázni a felfedezés értékét?
– A körülöttünk lévő tárgyakat – mint pl. a telefonunkat, de még minket is – alapvetően a periódusos rendszerben található elemek atomjai építik fel. A fizikusok tovább mentek a kémikusoknál, és azt is megnézték, miből áll egy atom. Találtak benne több dolgot is: elektront, protont, neutront. Jelenlegi tudásunk szerint az elektront már nem lehet kisebb darabokra szedni. A protont és a neutront viszont még tovább bonthatjuk ún. kvarkokra. Az elektronhoz hasonlóan jelen tudásunk szerint a kvarkokat sem tudjuk már kisebb részekre bontani. Emiatt azokat az anyagot alkotó elemi részeknek vagy részecskéknek nevezzük.
Érdekes kérdés azonban, hogy a kvarkok hogyan „ragadnak össze” úgy, hogy protont vagy neutront alkossanak.
Ehhez egy további elemi építőkő, az úgynevezett gluon szükséges. A gluonok vagy ragasztórészecskék kötik össze a kvarkokat úgy, hogy pl. egy protont tudnak formálni. Később kiderült, hogy ezek a ragasztórészecskék saját magukkal is „össze tudnak ragadni”.
– Eddig érthető. Itt jöttök képbe ti. Hogyan sikerült bizonyítani az Odderon létezését?
– Azt már régen bizonyították, hogy páros számú gluon kapcsolódni tud egymáshoz, de nagy kérdés volt, hogy páratlan számú gluonnak is sikerülhet-e ugyanez. Nekünk sikerült bizonyítani, hogy páratlan számú gluon is kapcsolódhat egymáshoz. A fizikában akkor tudunk valamit biztossággal állítani, ha azt méréssel is alá tudjuk támasztani. A kutatócsoportunk konkrét méréseket nem végzett, hanem már korábban publikált részecskegyorsítós kísérletekből származó adatok újraelemzéséből vontuk le a végkövetkeztetésünket. Ehhez az amerikai FNAL-i TEVATRON gyorsító proton-antiproton ütközésekből származó adataira és az európai CERN-i LHC gyorsító proton-proton ütközésekből származó adataira volt szükségünk. Az már régen ismert volt – amennyiben létezik az Odderon – különbség van abban, ahogy két egymással rugalmasan ütköző proton lepattan egymásról, illetve abban, ahogy egy rugalmasan ütköző proton és egy antiproton pattan le egymásról. Ehhez persze az is kell, hogy a kétféle ütközés (proton-proton és proton-antiproton) egyforma „erősen” és elég „erősen” történjen. Itt az erő az energiát szemlélteti. A kutatócsoportunk a proton-proton ütközések egy ún. önhasonlósági tulajdonságát fedezte fel. Ezt a tulajdonságot használtuk aztán arra, hogy kimutassuk a különbséget a proton-proton és proton-antiproton ütközések között, majd pedig ezáltal szigorú statisztikai értelemben meghatározzuk az Odderon létezésének bizonyosságát.
A részecskefizikában akkor számít valami létezőnek, ha annak bizonyossága legalább 5 szigma. Mi azt kaptuk, hogy az Odderon bizonyossága nagyobb 6 szigmánál is.
– Akkor ez már nagyon biztos… És ezzel az eredménnyel mihez tudtok kezdeni?
– Amit mi csinálunk, az elsősorban alapkutatás, így elsősorban nem a közvetlen gyakorlati haszonszerzésre irányul, hanem a természet rejtélyeinek kifürkészésére. Az Odderon az egyik elemi kölcsönhatás, az ún. erős kölcsönhatás tárgykörébe tartozik. Emiatt az erős kölcsönhatás kutatásához ad nagy hozzájárulást. Az Odderon igazából nem csak egy részecskét, hanem több, páratlan számú gluonból felépülő részeskét is jelent. Azzal, hogy most valóban bizonyítékot találtunk a létezésére, ráirányítja a kutatók figyelmét arra, hogy érdemes az Odderon további tulajdonságait is részletesebben tanulmányozni, elméleti és kísérleti megközelítésben is. Tehát miután már tudjuk, hogy van, a következő lépés az lesz, hogy még jobban megismerjük.
– Hogyan kapcsolódtál be a kutatásba, ez a te területedhez tartozik?
– Már 2016 óta a részecskeütköztetésre vonatkozó adatok fizikai leírásával foglalkozom. Maga az Odderon első elméleti említése, tehát lényegében feltalálása, 1973-ban történt.
Azt viszont, hogy nem csak elméleti síkon, hanem valóban létezik, csupán most, 48 év elteltével sikerült bizonyítani.
Konkrétan az Odderon létezésének bizonyítékát tárgyaló cikk munkálataiba 2019 nyarán kapcsolódtam be. Ehhez azonban a témában való jártasságom elengedhetetlen volt, amit a korábbi kutatásaim során szereztem meg.
– Mennyire gyakoriak az ilyen felfedezések, illetve hogyan fogadta ezt az áttörést a szakma?
– Előbbi kérdésre nehéz válaszolni, de talán a 2012-ben felfedezett Higgs-bozon után ez a második legtekintélyesebb LHC-hoz kapcsolódó új eredmény. Szerintem fontos megemlíteni azon kutatók munkáját is, akik a méréseket végezték a részecskegyorsítókkal és akik által rendelkezésünkre állt az a „nyersanyag”, amiből dolgozni tudtunk. Ezek mind, bárki számára elérhető publikált adatok voltak. A kutatásunkban alkalmazott új módszer azonban kétségkívül a kutatócsoportunk saját eredménye.
Az eredményünk referált szaklapban jelent meg, ami azt jeleni, hogy komoly szakmai bírálaton esett át.
Továbbá előzőleg több szakmai konferencián is bemutattuk, mit találtunk. Úgy érzékelem egyelőre, hogy a szakma elfogadja az elért fontos eredményünket. Azonban ez most még viszonylag friss eredmény, a későbbiekben látszik majd meg, hogy a tágabb szakmai közönség milyen visszajelzéseket ad.
