A 48 éve tartó nemzetközi verseny elérkezett a végéhez: egy rendkívül tünékeny részecske, az odderon létezése bizonyítást nyert. Ez most elsőként négy magyar és egy svéd kutatónak sikerült, derült ki a napokban a tekintélyes The European Physical Journalban megjelent közleményből. A kutatócsoport vezetője Csörgő Tamás fizikus, az Európai Akadémia tagja, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója és a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Műszaki Intézetének kutatóprofesszora. A csoport tagja még Novák Tamás, a MATE Műszaki Intézet egyetemi docense, Ster András, az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat Wigner Fizikai Kutatóközpontjának fizikusa, Roman Pasechnik, a Lundi Egyetem Csillagászati és Elméleti Fizikai Tanszékének docense, valamint Szanyi István ELTE-s doktorandusz, a Wigner Fizikai Kutatóközpont munkatársa. Kárpátaljai vonatkozásban a Nagydobronyban élő Szanyi Istvánt kértük, hogy meséljen munkájáról és a mostani szenzációs felfedezésről úgy is, hogy a fizikában kevéssé jártas olvasóink is megértsék azt.
– A Nagydobronyi Középiskolában érettségizett, majd az ungvári egyetemen kezdett tanulni…
– Igen. Az alapdiplomámat az Ungvári Nemzeti Egyetemen szereztem meg, majd a budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetemen (ELTE) a mesterdiplomát. Most pedig az ELTE-n doktori képzésben veszek részt.
– Nagydobronyi középiskolásként miért választotta a fizikát?
– Ennek több oka is volt. Mindig érdekelt a körülöttünk lévő világnak a működése. A biológia és a történelem is számításba jött, hogy azt fogok majd tanulni, de amikor el kellett dönteni, a fizika tűnt olyannak, amivel a későbbiekben el fogok tudni helyezkedni.
– Utólag is jó választásnak tartja, hogy az ungvári egyetemen kezdte a tanulmányait?
– Mindenképpen jó választás volt, mert ott meg ismerkedtem olyan emberekkel, akik végül arra az útra tereltek, amelyen most haladok, és amelyen sikereket tudtam elérni. A nagyenergiás fizikával, a proton-proton és proton-antiproton ütközések vizsgálatával egy kárpátaljai származású, Kijevben élő tudós, kutató hatására kezdtem foglalkozni. Jenkovszky László eljött Kijevből Ungvárra, és mondta, hogy szeretné, ha az ungvári fiatalok bekapcsolódnának ebben a témában a nemzetközi tudományos kutatásokba. Jelentkeztem, hogy én szeretnék bekapcsolódni. Ekkor kezdtem együtt dolgozni Jenkovszky Lászlóval, akkor a négyéves egyetemi alapképzés harmadik évét kezdtem. Neki köszönhetően jutottam el tudományos konferenciákra Magyarországra, de voltam Németországban és Olaszországban is. Tehát a vele közösen végzett munkának az eredményeit mutattam be ezeken a konferenciákon. Így már könnyebb volt az átmenet az ELTE-re, hisz látták, hogy milyen eredményeim vannak.
Sokat köszönhetek az ungvári egyetemnek. Ugyanakkor Budapest főváros, ott sokkal jelentősebb tudományos vérkeringésbe kapcsolódtam. Az ELTE-n kicsit szélesebb ismeretekre lehet szert tenni mindenféle területen, ugyanakkor hangsúlyoznám, ha valaki tanulni akar, akkor Ungvár sem rossz választás, nekem például nagyon jó ugródeszka volt.
– PhD-hallgatóként hogyan sikerült bekerülnie ebbe a mostani tudóscsapatba? Mik voltak ennek az előzményei?
– A kutatási terület, legalábbis a témakör ugyanaz, amit Jenkovszky Lászlóval kutatni kezdtünk. Annak egy altémája, amivel most foglalkoztunk. Csörgő Tamással az első budapesti konferencia részvételem alkalmával ismerkedtem meg. Először a mesteri tanulmányaim alatt, majd a dokoti képzés alatt is vállalta a tudományos témavezetésemet. Vele már a kezdetektől az odderon témát kezdtük el kutatni. Aztán egy évvel később meghívott engem a modellfüggetlen módszereket alkalmazó odderonkutatásba is, mert úgy gondolta, hogy van olyan, amivel hozzá tudnék járulni ahhoz is. Így 2019 nyarától bekapcsolódtam a felfedező munkába.
– A mostani szenzációs tudományos eredményt el tudná úgy magyarázni, hogy a fizikában kevéssé jártas olvasóink is megértsék? Mi az, amit sikerült bizonyítaniuk?
– Az iskolában mindenki által megismert periódusos rendszerben lévő elemek mindegyikéhez egy atom tartozik. A körülöttünk lévő világot – akár minket is és a tárgyakat rajtunk körül – a periódusos rendszerben lévő elemek atomjai építik fel. A fizikusok továbbmentek, és rájöttek, hogy az atom atommagból és körülötte elhelyezkedő elektronokból áll. Majd kiderült, hogy az atommagon belül protonok és neutronok vannak, később még tovább mentek, és kiderült az is, hogy a protonokon és neutronokon belül kvarkok helyezkednek el. Ennél tovább még nem tudtak menni, a kvarkokat elemi részecskének, elemi építőkőnek nevezzük, amit nem tudunk tovább bontani. Ugyanilyen az elektron is, nem bontható tovább. A protonokat alkotó kvarkokat gluonok tartják össze, amiket ragasztórészecskéknek mondhatnánk magyarosan. Ők szintén elemi részecskék. Tudományosabb megfogalmazásban a gluonok közvetítik a kvarkok közötti erős kölcsönhatást, ami által például kötött állapotot tudnak kialakítani, tehát a kvarkok össze tudnak kapcsolódni protonná. A fizikusok azt is észrevették, hogy ezek a gluonok nemcsak kvarkokat tudnak összeragasztani, hanem egymással is össze tudnak ragadni. Odderonnak pedig a páratlan számú gluonból összeragadt részecskéket nevezték el, ami állhat 3, 5, 7, 9 stb. gluonból. A páros számú gluonokból felépülő részecskék gyűjtőneve a pomeron, azok létezésére már elég bizonyítékunk volt korábban is. Az odderon létezésére viszont eddig nem volt elegendő, méréseken alapuló bizonyíték. A részecskefizikában úgynevezett szigma bizonyosságokat határoznak meg, azt mondják, ha valami 5 szigmára már bizonyos, akkor az létezik. Mi pedig több mint 6 szigma bizonyossággal tudjuk bizonyítani, hogy az odderon létezik.
– Hogyan sikerült ezt bizonyítani? Miként zajlott maga a kutatás?
– Olyan folyamatokat vizsgáltunk, amelyekben két proton, illetve egy proton és egy antiproton rugalmasan ütközik. Az antiproton a proton antirészecskepárja azonos tömeggel, de ellenkező, negatív előjelű elektromos töltéssel. A rugalmas ütközésekben nem változik meg a részecskék belső szerkezete, nem törnek össze: ugyanazok a részecskék repülnek tovább, csak kicsit megváltozott irányba, mint az ütközés előtt. A részecskegyorsítós kísérletekben mérik a rugalmas proton-proton és proton-antiproton ütközések fizikai jellemzőit. Az ilyen ütközések ún. önhasonlósági tulajdonságára sikerült fényt derítenünk. Ezzel azt tudtuk bizonyítani, hogy a proton-proton ütközések jellemzői nem egyeznek meg a proton-antiproton ütközések jellemzőivel. Ebből következik, hogy léteznie kell olyan kölcsönhatást közvetítő részecskének, amely eredményezhet ilyen eltérést az erős kölcsönhatás tartományában. Ez a részecske pedig az átalunk vizsgált magas energiák esetén kizárólagosan csak az odderon lehet.
– Az önök – négyen magyarok és egy svédországi kutató – közös munkájának eredménye a mostani, nagy visszhangot kapott publikáció, az odderon létezésének a bizonyítása. A részecskegyorsítók nyilvános mérési eredményeit használták fel ehhez a kutatáshoz?
– Az adatokat a Svájc és Franciaország határán elhelyezkedő Európai Nukleáris Kutatási Szervezet LHC gyorsítójában, illetve az Amerikai Egyesült Államokban, a Fermi Nemzeti Laboratórium TEVATRON gyorsítójában mérték. Az általunk felhasznált adatok mindenki számára elérhető, publikus adatok. Mi új mérést nem végeztünk, csak az általunk kitalált, új módszerrel a már meglévő adatokból mutattuk ki az odderon létezését.
Leszek Łukaszuk nevű lengyel és Basarab Nicolescu nevű román fizikusok 1973-ban megírt elméleti munkájukban javasolták először az odderont. Ők már akkor úgy gondolták, hogy léteznie kell egy ilyen részecskének, de csak most, 48 év elteltével sikerült rá kísérleti bizonyítékot is találni.
– Ezt a magas szintű kutatómunkát a világhálón fellelhető adatoknak köszönhetően itthonról is lehet végezni? Mennyi időt tartózkodik Nagydobronyban, és mennyit Budapesten?
– A koronavírus-járványnak „köszönhetően” egy éve sokat vagyok itthon. 2020-ban, pont március közepén hazajöttem, és szeptemberig Nagydobronyban voltam. Minden elektronikusan történt, a tanulás, a vizsgázás. November végétől megint itthon vagyok, azóta ugyancsak a világhálón keresztül történő oktatásban és kutatásban veszek részt. A jövő héten vissza kell mennem Budapestre, de ügyintézés miatt, nem a tudományos munkámmal vagy a tanulmányaimmal kapcsolatosan. Egyébként a mostani kutatás során mi Skype-on tudtunk egymással értekezni, megbeszélni a teendőket, a megkapott eredményeket. Ehhez a kutatómunkához csak internetre és számítógépre volt szükség, ami itt, Nagydobronyban ugyanúgy megvan. Természetesen, ha olyan jellegű lenne a munkám, hogy valamilyen műszeren kellene mérést folytatni, akkor amellett ott kellene lenni. Szerencsére ez esetben már dokumentálva voltak az adatok, és mi öten a számítógépünkön tudtunk dolgozni – lehettünk volna a világ bármelyik pontján. A technológiai fejlődésnek köszönhetem, hogy már ungvári egyetemistaként is be tudtam ilyen kutatásokba kapcsolódni, itthonról. Ez nagy plusz volt. Szeretek utazni, de az utazásra elő kell teremteni az anyagi feltételeket és egyebeket is. Az olyan elméleti kutatásokat, amelyeket eddig csináltam, itthonról is lehetett, csak a számítógépem, az időm és a kitartásom kellett hozzá.
– Milyen tervei vannak? Valóban jól gondolta felvételizőként, hogy fizikusként könnyen el lehet helyezkedni?
– Bár már látom, hogy biológusként és történészként is lehet érvényesülni, egyáltalán nem bántam meg, hogy felvételizőként mégis a fizikát választottam. A fizika által betekintést nyerhettem a világegyetem működésébe, az azt uraló alapvető törvényekbe. Emellett az elhelyezkedési lehetőségek a tudományos pályán kívül is valóban sokrétűek. A doktori cím megszerzése után szeretnék néhány évet külföldön tölteni, ezzel még több tapasztalatot és egy kis presztízst is szerezni a szakmán belül. Utána a családhoz, rokonokhoz, barátokhoz minél közelebb szeretnék majd élni, elhelyezkedni. Ezzel együtt olyan munkahelyet szeretnék választani, ahol továbbra is foglalkozni tudok majd a tudomány azon ágával, melyet jelenleg is művelek.
Hosszas kísérletezés után sikerült négy magyar és egy svéd tudósnak az, ami másnak nem.
Csaknem fél évszázadnyi kísérletezés után négy magyar és egy svéd kutatónak az eddig mért adatok elemzése alapján sikerült bizonyítania egy rendkívül tünékeny részecske, az Odderon régóta feltételezett létezését – hangzott el a felfedezésről beszámoló hétfői online sajtóeseményen.
Fél évszázada keresték a titokzatos részecskét
A Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem Műszaki Intézete, az ELTE és a svédországi Lundi Egyetem kutatói igazolták a CERN LHC mérései alapján az Odderon létezését.
Az eredményből számos hasonló összetett részecske létezése is következik, így új fejezet nyílhat az erős kölcsönhatás vizsgálatában – emelte ki Csörgő Tamás fizikus, a Wigner Fizikai Kutatóközpont tudományos tanácsadója, a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem Műszaki Intézetének kutatóprofesszora, a magyar kutatócsoport vezetője.
Ugyancsak fontos mérföldkőnek nevezte az Odderon felfedezésének bizonyítását Roman Pasechnik, a Lundi Egyetem Csillagászati és Elméleti Fizikai Tanszékének docense.
Új fejezetet nyithat a részecskefizikában a felfedezés
Mint mondta, az Odderon részecskét csaknem fél évszázada sokféle módon keresték a tudósok kísérletekben és elméleti konstrukciókban is. „Ami eddig hiányzott, az egy olyan modellfüggetlen módszer volt, ami csak a végleges adatokkal dolgozik, és megfelel a szakma szigorú bizonyítási kritériumainak” – magyarázta.
Csörgő Tamás felidézte, hogy az Odderon létezése 1973-ban vetődött fel, azonban a részecske felfedezésére, mérési adatokból történő biztonságos kimutatására azonban napjainkig, vagyis 48 évet kellett várni. A felfedezés a kutatás vezetője szerint azért is váratott magára ilyen sokáig, mert a kísérleti eszközök, a részecskegyorsítók teljesítménye eddig nem volt elegendő az Odderonok felfedezéséhez.
Az Odderon megtalálásáért folyó nemzetközi versenyben végül a magyar-svéd kutatócsoport találta meg először a tünékeny részecske létezésének egyértelmű jelét, a felfedezésről már megjelent szakmai közleményük is.
A kutatás vezetője úgy fogalmazott: a felfedezés gyakorlati következményei még megjósolhatatlanok, de biztos, hogy új fejezetet nyitnak a részecskefizika ismert keretein belül.
Elmondta, hogy a kísérletek által már korábban közölt mérési adatokat rostálták át, elemezték újra egy új, a magyar kutatók által kitalált módszerrel.
A kísérleti adatok részben a svájci CERN-ben, a Nagy Hadronütköztetőben (LHC) keletkeztek nagy energiájú, fénysebességhez közeli proton-proton ütköztetésekkor, emellett az amerikai Tevatron gyorsító adatait is elemezték.
Minden kölcsönhatásért egy-egy részecske cseréje felelős
A modern fizika szerint minden kölcsönhatásért egy-egy részecske cseréje felelős.
„Az Odderon cseréje miatt a rugalmas proton-proton és a proton-antiproton ütközések között kis különbség mérhető ki, amelyet most sikerült először a felfedezés szakmai kritériumainak megfelelő bizonyossággal számszerűsíteni” – mondta Ster András, a Wigner Fizikai Kutatóközpont fizikusa.
Hozzátette: az adatokból való számolásnál azt tapasztalták, hogy messze a bizonyosság szokásos szakmai kritériumai feletti valószínűséggel tudják igazolni az Oderron létezését, ezzel egy csaknem fél évszázados tudományos rejtély oldódott meg.
A Wigner Fizikai Kutatóközpont, a MATE Műszaki Intézet, a svédországi Lundi Egyetem és az ELTE kutatói a rangos European Physical Journal, az EPJ C kötetében közölték felfedezésüket.
