Új Szó - Vasárnap, 1978. július-december (31. évfolyam, 27-52. szám)
1978-08-27 / 35. szám
TUDOMÁNY TECHNIKA Neutrínók a távközlés szolgálatában PUDGET SOUND BATAVIA ILLINOIS A baiáviai részecskegyorsítóból kilőtt nenirisugár a másodperc tört része alatt szeli át a földköpenyt, s Pudget Sounknál regisztrálható Kaukázusi neutrinócsapda A Kaukázus hegyei között megkezdte működését az új szovjet chcintillációs távcső a világűrből érkező neutrínók regisztrálására. Különösen a szolárís neutrínókat fürkészik. A Nap belsejében végbemenő magfúziós folyamatok során keletkező részecskék már megszületésük után néhány perccel elérik a Földet. Minthogy villamosán semlegesek, és csak gyenge kölcsönhatásokban'vesznek részt, más részecskével alig lépnek kölcsönhatásba. Így pontos felvilágosítást közölhetnek keletkezésük folyamatáról, hiszen úgy érik el a Földet, ahogyan keletkeztek. Ezt a tulajdonságukat jól lehet hasznosítani a Nap kutatására, de nagyon nehéz a regisztrálásuk. A neutrínók ugyanis hajlamosak arra, hogy áthatoljanak a Földön — anélkül, hogy egyetlen atommal is reagálnának. Olyan detektort kell tehát találni, amelyben a kölcsönhatásnak nagy a valószínűsége. Az új szovjet berendezésben, az Andircsa-hegy 15 ezer köbméteres üregében több ezer detektort helyeztek*el négy szinten egymás felett a keresett részecskék kimutatására. Valamennyi detektor mérési jelét a központi számítógépbe vezetik és értékelik. A magkémiai bizonyítékot kereső második teleszkópot most építik. Ez több százezer liter klórvegyületet tartalmaz majd detektorként. Ha egy neutrino a tartályon áthatolva klóratomba ütközik, ez argonná alakul át. A neutrinocsap- dát azért helyezték el a hegy mélyén, hogy más sugárzások hatását kiküszöböljék. A szovjet neutrinókísérlet nemcsak a Nap kutatása szempontjából jelentős, hanem az egész részecske fizika szempontjából is. (delta) Nemzetközi kapcsolatok a részecskegyorsítók témakörében Az Amerikai Egyesült Államokban néhány hét múlva megvalósítják az első olyan drótnélküli telefonkapcsolatot, amely egyenes vonalban halad a földköpenyen át. A közleményt a Batávlai Egyetemből (Illinois állam) adják le a több mint 3000 kilométer távolságra eső Pudget Sound^ba, amely a Csendes-óceán partján, Seattle város közelében fekszik. A távközlési kapcsolat létrehozására a batáviai Fermi Laboratórium részecskegyorsítóját használják fel, amely jelenleg a legnagyobb ilyen célú berendezés a világon. A közlés egyenes jelvonala a középső szakaszon a Föld felszínétől számítva az 500 kilométeres mélységet is uléri. A jelek „szállítására“ ezúttal egy egészen különleges, új hordozót használnak fel, éspedig a neutrinósugarakat, amelyek a 400 gigaelektronvolt (400 GeV) energiával dolgozó részecske- gyorsítóhoz tartozó berendezésben keletkeznek. Ezekről a csodálatos részecskékről azonban először el kell árulnunk néhány különlegességet, hogy megérthessük az egésiz költséges kísérlet lényegét. Csodálatos, befoghatatlan részecskék „A Világ neutrinógázzal van telítve“ jelentette ki a Lenin- díjas Bruno Pontecorvo profesz- szor.1 A Nap is sugároz ki neutrínókat, amelyek a felületén felszabadult energia 2—5 százalékát továbbítják a világűrbe. Mivel nincs semmiféle nyugalmi tömegük, a fénysebességgel képesek száguldani, s mindennemű közegen könnyedén áthatolnak. Testünk minden négyzetcentiméternyi felületén másodpercenként mintegy 10 milliárd neutrínó halad át, de hatásukat nem érzékeljük. A mai magfizikára általában jellemző, hogy a neutrínót is hamarább gondolták ki, mielőtt még felfedezték volna. A neutronkutatások során 1930-ban megállapították, hogy a hasadó atommagvakból mindig másmás energiatartalmú elektronok röppennek ki. A fizikusok már- már attól tartottak, hogy felborul, érvényét veszíti az energiamegmaradás törvénye. A helyzetet egy neves svájci fizikus, Wolfgank Pauli mentette meg, aki egy olyan elméletet állított fel, hogy a hasadó magból az elektronokkal együtt más, ismeretlen és láthatatlan részecskék is távoznak, amelyek ezeket az eltéréseket okozzák. Amikor ezt olasz kollégájának, Enrico Perminek tudomására hozta, a heves vérű olasz fizikus azonnal közbevágott és felkiáltott: „de hiszen ez olyasmi lehet, mint valamiféle kis neutron, nevezzük el neutronkának!“ S mivel az olasz nyelv kicsinyítőképzője az -ino, így kapott nevet ez az új részecske is, mielőtt még bizonyították volna a létezését. Vadászai; a neutrínóra A neutrinők létezésének igazolására csupán egyetlen módszert lehetett felhasználni: abból kellett kiindulni, hogy a neutrínók az anyagokon áthaladó, feltartóztathatatlan vándorlásaik során mégiscsak reagálnak valamilyen formában bizonyos részecskékkel, amelyek közelében repülnek, s amelyekbe kivételesen bele is ütközhetnek. Ez a gondolat képezte a továbbiakban az ún, gyenge interakcióra irányuló kutatás tartalmát. Azonban már maga Pontecorvo professzor is rámutatott az ilyen megjelölés paradox jellegére: „a részecskék“ kölcsönös hatásának az ereje annak a szabad pályának a hosszától függ, amelyet az adott részecske bizonyos közegbe haladva változás nélkül tesz meg. Minél hosszabb ez az út, a2 interakciók látszólag annál gyengébbek. A gyengeség dialektikáját tehát úgy kell értelmeznünk, hogy azt elképzelhetetlen potenciálú objektum hozza létre.“ A neutrinók ezért egyetlen másodperc alatt átrepülnek a Napon, a bolygók ezrein is köny- nyedén áthatolnának, s még egy ezer méter vastagságú ólomfal sem állítaná meg őket. A tudósok véleménye szerint megállításukhoz csupán egy elképzelhetetlen vastagságú, mintegy 200 fényévnek megfelelő betonfal lenne elegendő (ez olyan távolság, amelyet a fénysugár 2000 év alatt tesz meg.). Az amerikai R. Davies 1967- ben kipróbált egy detektoros módszert legalább a napneutri- nók leleplezésére. Egy 500 tonna széntetrakloridos oldatot tartalmazó tartály radioaktív detektorral helyezett el Brookha- venben. Az átrepülő neutrinók ütközései radioaktív láncolatot váltottak ki az oldatban, amit az aktív részecskék rendkívül érzékeny számítóberendezése mutatott ki. A tartájy nagy méretei ellenére naponta csak 6 ütközést lehetett észlelni. Emellett az az eshetőség is felmerült, hogy a reakciót talán nem kozmikus sugárzás idézi elő. Davies ezért egy másik tartályt 1500 méter mélyen egy régi aranybányában helyezett el, s az eredmény itt is ugyanaz volt: naponta 6 ütközés. Jobb eredményeket sikerült elérni a világ legnagyobb részecskegyorsítói közelében elhelyezett regisztrációs kamrákban. A világ legnagyobb, SKAT elnevezésű propán-freon detek- ciős kalmrája a Szovjetunióban, a szerpuhovi részecskegyorsító mellett működik. Ennek átmérője 472 méter, s a protonokat 70 gigaelektronvoltra gyorsítja. A protonok alig 2 mm átmérőjű nyalábját fényesre csiszolt rézlemezbe lövik. Ez csak egy kissé melegszik fel, ám különböző anyagi töredékek, részecskék, sugárzások egész áramlata repül ki belőle, amit a tudósok „kompótnak“ neveznek. Ezeket mágnesekkel osztályozzák, majd vákuumcsatornába terelik, ahol egy 70 cm vastag ólomfal kerül az útjukba. Ezen a falon már csak a neutrinók képesek keresztüljutni. Mielőtt egy propán-freon keverékkel töltött kádba repülnének, amit közvetlenül forráspont alatti hőmérsékleten tar tanak, a neutrinók először ún. szikraszámítókban idéznek elő kisüléseket, a folyadék nyomása egy pillanatra csökken, s a részecskék kicsapódott gőz formájában cérnaszálhoz hasonló nyomokat hagynak maguk után. E nyomok felvillanását sztereó- fény képezőkkel rögzítik. Hetente mintegy 20 ezer sztereofény- képet készítenek itt a neutrinók gyenge kölcsönhatásairól. Telefonálás 8 millió tonna tengervízből A 2 km átmérőjű Fermi részecskegyorsító, amely 400 gigaelektronvoltra képes gyorsítani a protonokat, az októberre tervezett kísérlet során alumíniumlemezből termeli ki a „kompótot“, ezt szintén leszűrik, s a kiszűrt neutrinónyalá- bot 12 fokos szögbe a földbe vezetik. A neutrínó impulzusok 20 mikromásodperces időközökben ismételhetők s kódolásuk egyszerű Morze-jeles rendszerben történik. A neutrinók a föld alatti 2700 kilométeres út után a Pudget Sound-i tengeréből vizébe jutnak, ahol egy 200 méter élhosz- szúságú, nyolcmillió köbméteres vízkockában fotonsokszorozó detektorokat helyeztek el. Amikor ugyanis a neutrínó-sugárnyaláb a vízben folytatja az útját, be következik az ún. Cserenkov- féle sugárzás, amely fényvillanásként jelentkezik. A fotonsokszorozó detektorok ezeket a felvillanásokat elektromos jelekké alakítják át, amelyek által a tengerparti laboratóriumban fogadni lehet a táviratokat. A későbbiekben a neutrinósu- gárzást korszerű FCM-rendszerű kódolásra tervezik beállítani, ami telefonbeszélgetések, rádió- és televízióadások továbbítására is alkalmas. A koaxiális kábelek és a műholdas távközlés természetesen még sokáig összehasonlíthatatlanul olcsóbb megoldás marad, mint az óriási teljesítményű részecskegyorsító bekapcsolása, melynek üzemeltetéséhez jó néhány erőműnek kell szolgáltatnia az áramot. Egyedülálló lehetőség mutatkozik azonban a tengeralattjárókkal való kapcsolat megteremtésére és fenntartására, s így azok a jövőben a jelenleginél sokkal mélyebbre is leereszkedhetnek a távközlési kapcsolat megszakítása nélkül. TECHNICKÍ MAGAZIN A moszkvai területhez tartozó Szerpuhovo közelében, a protvi- nói fizikai kutatóintézetben 76 gigaelektronvoltos protonszink- rotron működik. A berendezés több mint tízéves üzemeltetése alatt számos érdekes kísérletet hajtottak itt végre a mikrovilág megismerésére irányuló alapkutatások területén. A proton- szinkrotronhoz több sokoldalúan felhasználható laboratórium és egy számítóközpont is tartozik. A Szovjetunió Tudományos Akadémiája a Szovjetunió Atom- energetikai Bizottságával együttműködve itt rendezte meg a nagy energiával töltött részecskék gyorsításának X. nemzetközi konferenciáját. Ezeket a konferenciákat 2—3 éves időközökben felváltva rendezik meg a Szovjetunióban, Nyugat- Európában és az Egyesült Államokban. A X. nemzetközi konferencia résztvevői megismerkedtek a protivinói kutatóintézet berendezésével és a szovjet szakemberek munkamódszereivel. A Szovjetunióban egyébként elkezdődtek már egy kétbillió elektronvoltos részecskegyorsító tervezésének munkálatai. A szerpuhovi 76 milliárd elektronvoltos óriás gyorsító utódaként üzembe helyezendő gigantikus berendezéssel az anyag legfinomabb szerkezetét kutatják majd. Amerikai fizikusok a szerpuhovói részecskegyorsító injektorá- nal elrendezésével ismerkednek 1978. VIII. 27. Szovjet és külföldi tudományos dolgozók a részecskegyorsító számítóközpontjában O. Kuzmni TASS — APN felv. 16
