HEP-2001: NEMZETKÖZI NAGYENERGIÁS FIZIKAI EURO-KONFERENCIA

Budapest, 2001. július 12-18.

Az Európai Fizikai Társaság (EPS) az új évszázad első részecskefizikai konferenciáját az ELTE TTK új, modern előadói infrastruktúrával felszerelt és az egyetemi környezet minden szolgáltatását felvonultató lágymányosi telephelyén rendezte meg. 41 országból 608 regisztrált résztvevő és több, mint 100 regisztrált kísérő vett részt a konferencia tudományos és társasági eseményein.

A HEP konferenciák hagyományait folytatva az elmúlt két év kísérleti és elméleti kutatási eredményeit részletesen taglaló párhuzamos ülésekkel kezdődött az összejövetel. E szekció-ülések szervezői a 800 előzetesen beküldött előadási kivonatból közel 300 szerzőjét kérték fel előadásra. Nagyszámú rész-összefoglaló előadást kezdeményezve sikerült elérni, hogy a javasolt előadási témák és eredmények mintegy fele részletes ismertetésre és vitára került. A szekció-szervezők ambiciózus előkészítő munkáját igazolták a konferencia második felében elhangzott plenáris előadások. Az ezek során kiemelt elsőrangú eredmények mindegyikét sokoldalúan megvitatták a párhuzamos előadások során, így a részecskefizikai kutatás elmúlt két évének meghatározó eredményeit illetően teljes volt a résztvevők egyetértése.

Minden egyebet megelőz, hogy első nemzetközi tudományos rendezvényként, alig egy héttel a stanfordi sajtótájékoztató után, Budapesten számolt be Christos Touramanis (Liverpool) a SLAC gyorsítóközpontban a B⁰ mezonokkal és antirészecskéikkel elvégzett kísérletsorozatról, a BABAR kísérletről. Bejelentették, hogy 803 esemény elemzésével kimutatták a CP-szimmetria sérülését, amelyet eddig csak a K-mezonok fizikájában észleltek. A részecske és antirészecskéje cseréjéből (C), továbbá a térbeli irányok tükrözéséből (P) álló művelet során a hétköznapi világ tapasztalatai szerint az elemi részek közötti reakciók gyakoriságában változatlanságot várnánk. Ugyanakkor 1967 óta ismeretes (A. Szaharov), hogy e szimmetria sérülése nélkül nem értelmezhető a tény, hogy kozmikus környezetünkben (a Világegyetem 10²⁶ méter méretű megfigyelhető tartományában) az anyag és az antianyag aszimmetrikusan fordul elő. Az aszimmetria megjelenésének most bejelentett újabb bizonyítéka az alapvető természettörvényekben fontos információ az anyag dominanciája kialakulásának megértéséhez.

A konferencia másik ötcsillagos szenzációja a kanadai Sudbury Neutrínó Obszervatórium (SNO) eredményeinek első megvitatása volt, amelyet Art McDonald előadása vezetett be. Ez a kísérlet a Napból érkező neutrínók intenzitását méri mintegy 1000 tonna nehézvizet tartalmazó detektorával. A nap-neutrínók által kiváltott reakciók közül az elektromos töltés megváltozásával járók (például a deuteron protonját neutronná alakítók) bekövetkezési gyakorisága azt jelzi, hogy a Nap működési modellje alapján számított fluxusnak csak 35%-a érkezik a Földre. Ugyanakkor a mag töltésének változása nélküli reakciók a teljes fluxus jelenlétét bizonyítják. Az értelmezés azt az elméletileg több évtizede javasolt és a japán Super-Kamiokande kísérletben már 1999 óta valószínűsített folyamatot támasztja alá, miszerint a Napból elinduló neutrínókra érzékeny töltésváltó reakciók azért kisebb intenzitásúak a vártnál, mert útközben az ezt előidézni képes elektron típusú neutrínó részben másfajta neutrínóba alakul át (neutrínó-oszcilláció). A fajtára érzéketlen reakciók bekövetkezési gyakorisága viszont változatlan. A japán és a kanadai mérések összesített elemzése azt adja, hogy a három, eddig zérus tömegűnek tartott neutrínófajta közül legalább egynek tömege van. Viszont ez a tömegérték hihetetlenül kicsi, az elektron tömegének legfeljebb tízezred része. Érdekes, hogy az eredmények nagyon valószínűtlenné teszik az olyan neutrínófajtába való átalakulást, amely egyáltalán nem hat kölcsön a detektorok anyagával. Ennek a hírnek az Univerzum sötét anyagának összetételével foglalkozó kozmológusok nem örülnek. . .

A kozmikus háttérsugárzásra vonatkozó új eredmények megvitatását csak azért említjük a harmadik helyen, mert ez a kutatási irányzat klasszikusan nem a részecskefizikai, hanem a csillagászati konferenciák központi témája. Azonban a korai Univerzum energiafluktuációiról egyre növekvő pontosságú adatokat feltáró kutatások megkerülhetetlenül igénylik az energiaingadozásokat létrehozó folyamatok természetének feltárását. Ezek a folyamatok csakis részecskefizikai objektumok között játszódhattak le, mivel 300 000 évvel az ősrobbanás után még más anyagi forma nem létezhetett. A HEP-2001 legnagyobb létszámú hallgatóságot vonzó szekciója nem véletlenül az asztro-részecskefizikai interdiszciplináris kutatásokról szólt. A kísérleti kutatások lehetővé tették, hogy az égboltról érkező sugárzás ingadozásai szögeloszlásában, amelynek amplitúdója a teljes intenzitás mindössze százezred része, meghatározzák az első 2000 gömbi felharmonikust. Az ebben foglalt információk elegendőek az Univerzum teljes energiasűrűségének meghatározása mellett a barionikus és a teljes anyagtartalom biztonságos megállapítására is. A bennünket alkotó atomos anyag az Univerzum energiatartalmának legfeljebb 3-5%-a. A sötét (elektromágnesesen kölcsönhatni nem képes) anyag-tartalom körülbelül 30%. A maradék 65% a két évvel ezelőtt először komoly megfontolásra ajánlott sötét energia (Einstein kozmológiai állandójának hatását imitáló), a bennünket alkotó anyaggal csak gravitációsan kölcsönható anyagfajta. A konferencia résztvevői ezekre a megfigyelésekre alapozva az Univerzum legkorábbi fejlődési modelljeit, az "inflációs" modelleket vitatták meg. A legjellemzőbb Laura Covi (Hamburg) részösszefoglalójának címe: "Mit tanultunk a kozmikus háttérsugárzás adataiból az inflációs modellekre vonatkozóan?"

Megemlítendő még, hogy az asztro-részecskefizikának fontos szerep jut a mai gyorsítós fizikában sokszorosan ellenőrzött Standard Modellen túllépő hipotetikus jelenségek kritikus vizsgálatában. Ilyen jelenség az ultranagy energiájú kozmikus sugárzási záporok keletkezési mechanizmusainak kutatása vagy az atmoszférában keletkező neutrinók tulajdonságainak vizsgálata.

A három szenzációs eredményhez más színvonalas beszámolók is kapcsolódtak. Feltétlen említést érdemel a nagyenergiás nehézion-ütközésekben elért előrelépés. A brookhaveni új gyorsítónál született első eredmények bizonyossá teszik, hogy ezekben az ütközésekben egy nagy energiasűrűségű, erősen kölcsönhatni képes állapot jön létre. Erre utal, hogy jóval kisebb intenzitású pionnyalábok észlelhetők az ütközési tartomány körül, mint proton-proton kölcsönhatások esetén. A pionokat olyan anyagi közeg lassítja, amelynek tulajdonságai sokban emlékeztetnek a szabad kvarkokból és gluonokból álló, elméletileg már több, mint húsz éve leírt fázisra. A kvantu mkromodinamika ellenőrzésében elért fantasztikus pontosság, amelyről a konferencia más szekcióiban számoltak be, kétségtelenné teszi, hogy a QCD által előre jelzett kvark-gluon fázis létezik. A következő időszak központi témája nem annyira e fázis kialakulási mechanizmusának a feltárása, mint a szabad kvark-mozgást lehetővé tevő fázis tulajdonságainak kísérleti és elméleti megértése.

Ugyancsak Brookhavenben végeztek méréseket a kutatók a standard részecskefizikai elméletek még pontosabb ellenőrzése céljával az elektron mágneses momentumának újabb meghatározására. Az eredmények és az elmélet összevetéséhez szükség van az elektronnal kölcsönható könnyű mezonok elektromágneses tulajdonságainak az alacsony energiás tartománybeli ismeretére. Ezeket a vizsgálatokat Pekingben és Novoszibirszkben végzik. A mérések jelenlegi értékelése az elméleti és a kísérleti eredmény között szignifikáns eltérést mutat. Ezt a konferencia két szekciójában is részletesen megvitatták. Az egyik szekció a mezonok szerkezetének elégtelen ismeretére vezette vissza a hatást, a másik viszont a Standard Modellen túllépő fizikai kölcsönhatásokra gyanakodott. Meg is határozták a szuperszimmetrikus kiterjesztésben fellépő azon elemi rész tömegét, amelynek létezése magyarázhatná az eltérést. Nos, a tömeg nem túl nagy, ezért remény van arra, hogy a Chicago melletti Tevatronnál kezdődő új méréssorozatban létezéséről információ szerezhető.

A konferencia plenáris üléseit a megnyitó ünnepség vezette be (eredeti módon erre a résztvevők többségét aktívan foglalkoztató párhuzamos ülések után, a konferencia félidejében került sor). A megnyitó beszédet Pálinkás József oktatási miniszter és Martial Ducloy, az EPS elnöke tartotta. A megnyitó keretében adták át az EPS Részecskefizikai Díját DONALD PERKINS-nek, a Cambridge-i egyetem emeritus professzorának, az anyag kvarkszerkezetének neutrínókkal való letapogatásában a 20. század hetvenes éveiben elért klasszikus kísérleti eredményeiért. Az EPS három új díjat is alapított, amelyeket először Budapesten osztottak ki. Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat javaslatára alapított Gribov-érmet STEVEN GUBSER, a CALTECH (Pasadena) professzora vette át Nyiri Júliától, V.N. Gribov özvegyétől és Gyulai Józseftől, az ELFT elnökétől. Steve Gubser a gravitáció és az elméleti részecskefizikai kutatások legdivatosabb irányzata, a húrelmélet kapcsolatában ért el az elmúlt 5 évben áttörést ígérő eredményeket. A Fiatal Részecskefizikus Díjat ARNULF QUADT, a bonni egyetem fizikusa nyerte el a kvarkszerkezetet jellemző egyik központi fontosságú mennyiség nagypontosságú kísérleti meghatározásában játszott stratégiai szerepéért.

Külön kiemelem a részecskefizika népszerűsítéséhez kapcsolódó eseményeket. Az alapkutatások közül tudomány az egészségügyhöz kapcsolódó orvosbiológiai kutatások után talán ez a terület kapja a legnagyobb összegeket. A részecskefizikusok kötelessége az, hogy a sok milliárd dolláros támogatás értelméről meggyőzzék a társadalmat. A pályaválasztó fiatalokkal fel kell fedeztetni a részecskefizika által feltárt természeti törvények érdekességét, ami egyre összetettebb, pedagógiai és kutatói lelkesedést egyaránt igénylő feladat. A sikeres erőfeszítéseket ismeri el a harmadik új díj, amelyet első ízben megosztva adtak ki CHRISTINE SUTTON brit és ERIK JOHANSSON svéd egyetemi oktató-kutatóknak. Ők a CERN számítógépes megismertetését lehetővé tevő virtuális kiállítás anyagát állították elő CD-n, amelyet már több más nyelvre is adaptáltak.

A hazai szervezők is ki akarták fejezni a konferencia nyitottságát a magyar és nemzetközi érdeklődő közönség felé. Ezért nyilvános, bárki által látogatható előadásokat szerveztek. A Magyar Tudományban, a Természet Világában és a Fizikai Szemlében megjelent hirdetések jól célozták meg a közönséget. Két kiváló magyar fizikus párhuzamosan tartott angol, illetve magyar nyelvű előadását összesen körülbelül 250 fős hallgatóság hallgatta meg a konferencia nyitó napjának estéjén. Szalay Sándor akadémikus, a Johns Hopkins Egyetem (Baltimore) és az ELTE tanára magyarul beszélt az Univerzum mega-térképeiről, amelyek elkészítésében az általa vezetett és több magyar kutatót is foglalkoztató csoport vezető szerepet játszik. Kuti Gyula, az MTA külső tagja, a Kaliforniai Egyetem (San Diego) tanára a részecskefizika kozmikus jelentőségéről beszélt angolnyelvű előadásában. Kiemelte a másodpercenként teraflop műveleti sebességű számítások nélkülözhetetlenségét e kutatásokban. A konferencia szervezői nem panaszkodhatnak a sajtó érdeklődésére sem. Megtisztelő volt a Duna TV Heuréka szerkesztőségének vállalkozása: a nagyszámú magyar résztvevő közül kiválasztott kutatókkal önálló riportműsort készítettek, amelyet az ősz folyamán vetítenek.

A magyar hozzájárulás a konferencia sikeréhez nemcsak az Oktatási Minisztérium, a Magyar Tudományos Akadémia, az ELTE, a Paksi Atomerőmű Vállalat és az Ericsson Magyarország Kft. szponzori segítségét is élvező szervezőmunkában testesült meg. A nemzetközi szervező bizottság plenáris előadásra kérte fel Ligeti Zoltánt, az MTA köztestületének tagját, a Berkeley Egyetem associate professor beosztásban dolgozó kutatóját. A párhuzamos szekciók tudományos programjai közül kettőnek volt magyar felelőse. A nem-perturbatív kvantumtérelmélet szekciót Balog János, az MTA RMKI főmunkatársa, a nehéz-ion ütközésekről szólót pedig Gyulassy Miklós, az MTA külső tagja, a Cornell Egyetem professzora szervezte. A QCD perturbatív vonatkozásaival foglalkozó szekcióban Csilling Ákos (MTA RMKI) és Trócsányi Zoltán (Debreceni Egyetem) tartott felkért előadást. A QCD szórási folyamatokban jelentkező nem-perturbatív jelenségek szekciójában tarthattak iker-előadást Tarics Zoltán és Kontros Jenő ungvári kollégáink. Az asztro-részecskefizikai szekcióban hangzott el Haiman Zoltán (Princeton) és Domokos Gábor (Baltimore) előadása. A Standard Modellen túli fizikára utaló jelzések után folytatott vadászatról beszámoló szekcióban beszélt eredményeiről Nagy Elemér (Marseille) és Csáki Csaba (Berkeley). A legintenzívebb magyar hozzájárulás a nem-perturbatív kvantumtérelmélet legújabb eredményeit, a nagyenergiás magfizika részecskefizikai vonatkozásait ismertető szekciókban volt. Az előbbiben hangzott el Fodor Zoltán (ELTE), Kuti Gyula (San Diego) és Niedermayer Ferenc (Bern) beszámolója. Utóbbiban Ster András (MTA RMKI), Fái György (Kent) és Wolf György (MTA RMKI) járult hozzá a szekció sikeres diszkusszióihoz.

A konferenciáról annak www.hep2001.elte.hu honlapján találhatók további információk. Az előadások teljes szövege várhatóan november végére hozzáférhető lesz, hála a kizárólagos elektronikus publikálásnak, amelyet a Journal of High Energy Physics szerkesztőségével együttműködésben valósít meg a szervezőbizottság.

A konferencia lebonyolításában a tudományos szervezők a Diamond Congress Kft. tapasztalatára és az ELTE, a BMGE, a Debreceni Egyetem diákjaiból, valamint az MTA RMKI fiatal doktorandusaiból toborzott önkéntes csapat lelkesedésére támaszkodhattak. Tevékenységük a külföldi résztvevők elismerését is kiváltotta. Az ELTE TTK lágymányosi telephelye hazánkban a nagy tudományos(!) konferenciák lebonyolítására legalkalmasabb környezetet kínálja. Ezt bizonyítja, hogy az Európai Fizikai Társaság 2002. évi Általános Konferenciáját is itt rendezik meg.