Kiemelkedő esemény részese volt a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Kutatási Kiválósági Programjai keretében támogatott Csörgő Tamás fizikus. Az Európai Akadémia tagja által vezetett kutatócsoport eredménye kiemelten jelent meg az Amerikai Fizikai Társulat vezető magfizikai lapjában, a Physical Review C-ben, a lap szerkesztőinek ajánlásával. A közvetett, kvantumos magfizikai észlelés első pillantást vethetett az ősanyag második új formájára.

 Az üres tér hőmérsékletét az abszolút nulla fokról, -273,15 Celsius-fokról 2 Tera, azaz 2 000 000 000 000 Celsius-fokra emelve, közvetett módszerekkel, első pillantást vethettek a magyar fizikusok az ősanyag második új formájára, melyben az egyik részecske tömege jelentősen lecsökkenhet. A módosult η’* mezon nemcsak az η mezonhoz, hanem részecske-családja többi tagjának tömegéhez is hasonló tömegűvé válhat ezen a hőmérsékleten. Tehát az η’* mezon egyfajta tékozló fiúként térhet vissza részecskefizikai családja körébe - írta a MATE. 

Ez az 1989-ből származó vers-kép a nehézion-ütközések kutatásának egyik jelképévé vált. T. D. Lee verse Csörgő Tamás fordításában így hangzik:

Nehézion-ütközések
– szilaj bivaly türkölések –
új Ősanyag gerjesztések.

T. D. Lee verse több szempontból is zseniális: nem csak a vers-kép, illetve kép-vers ereje, hanem a benne foglalt jóslat ereje miatt is. Ez a vers átváltozásokról szól és az anyag új formáinak, új gerjesztett állapotainak a létrehozását jósolja meg. 

Nem csupán egyetlenegy, hanem legalább két új átváltozást, legalább két új anyagformát jelzett előre, ezáltal kapcsolódik a PHENIX kísérletben dolgozó magyar kutatók új eredményéhez is. A vers alapja pedig T.D. Lee és G. C. Wick több, mint 50 éves, 1974-ben, az Amerikai Fizikai Társulat részecskefizikai lapjában közölt sejtése volt, mely szerint az üres tér, az úgynevezett vákuum leginkább közegre hasonlít, olyan, mint például a víz. Így az üres térnek is vannak tulajdonságai, van például hőmérséklete. A hőmérséklet növelésével pedig még az üres tér tulajdonságai is megváltoztathatóak, ahhoz hasonlóan, ahogyan télen a víz is megfagyhat vagy éppen a tűzre rakva felforrhat.

A fizikai Nobel-díjas T.D. Lee verse a nehézion-ütközések jelképévé vált, a kínai művészeti akadémia elnökének, Li Keran nak a bivalyok összecsapását ábrázoló festménye alapján (bal oldalon). (Forrás: Shanghai Jia Tong Egyetem képtára, Shanghai, Kínai Népköztársaság). A jobb oldalon a nehézion-ütközések adatait mérő, az USA Broohaveni Nemzeti Laboratórium RHIC gyorsítójánál épült, több emelet magasságú PHENIX kísérlet fotója és a részecskék nyomainak képe látható.   

A történelem
Ezt az 1974-es jóslatot 1984-ben pontosította két amerikai fizikus, R. Pisarski és a fizikai Nobel-díjas F. Wilczek az erős kölcsönhatás elmélete alapján. Számításaik szerint különlegesen magas hőmérsékleten helyreállhat egy, a bal és a jobb kéz közötti hasonlóságra emlékeztető, királisnak nevezett szimmetria is. Ennek különleges eseteként az egyik részecske, az úgynevezett ?′ mezon tömege jelentősen lecsökkenhet a fehéren forró, színeket bezáró hadronanyagban. 

A módosult η’* mezon tömege nemcsak az ikertestvéréhez, az η mezonéhoz, hanem részecske-családja többi tagjának tömegéhez is hasonlóvá válhat a fehéren izzó, közel kétezermilliárd (2 Tera) Celsius-fok hőmérsékletű ősanyagban. Még magasabb, közel 4 Tera Celsius-fokon a fehér anyag még jobban megolvad és színes részecskékből álló, közel tökéletes kvarkfolyadék jön létre.  A RHIC gyorsító építésének javaslata 1984-ben szintén legalább két új anyagforma megfigyelését tervezte. A tökéletes kvarkfolyadék, azaz a színes kvark-gluon plazma, az Ősrobbanás utáni Világegyetemünk anyagának az első ismertebb, új formájává vált.

Magyar fizikusok a PHENIX kísérlet adatait elemezve, a MATE kutatóinak vezetésével, a Debreceni Egyetem, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a HUN-REN ATOMKI és a HUN-REN Wigner kutatóinak részvételével, nagy nemzetközi tudományos együttműködés kereteiben most vethettek végre első pillantást az ősanyag második új állapotára, beteljesítve a Nobel-díjas T.D. Lee közel 50 éves és a Nobel-djas F. Wilczek közel 40 éves jóslatait.

A módosult η’* mezon nemcsak az η mezonhoz, hanem részecske-családja többi tagjának tömegéhez is hasonló tömegűvé válhat ezen a hőmérsékleten. Tehát az η’* mezon egyfajta tékozló fiúként térhet vissza részecskefizikai családja körébe.  

„Az erős kölcsönhatás elméletének, a QCD-nek régi, több évtizedes jóslatai szerint különlegesen magas hőmérsékleten a színes kvarkok kiszabadulnak fehér börtöneikből, a hadronokból, valamint helyreáll közöttük egy, a bal és a jobb kéz közötti hasonlóságra emlékeztető, királisnak nevezett szimmetria is. 

A színes kvarkok kiszabadulását és a közel tökéletes kvarkfolyadék megfigyelését a RHIC gyorsító mind a négy kísérlete jelezte, már 2005-ben. A PHENIX kísérlet újabb szakcikkében a pion-párok Lévy-stabil Bose-Einstein korrelációs függvényeit mérte meg a RHIC legmagasabb ütközési energiáin, arany-arany nehézion-ütközésekben.  Közleményükben közvetett módszerekkel azt is jelzik, hogy az egyik részecske, az úgynevezett ?′ mezon tömege jelentősen lecsökken a fehéren forró, színeket bezáró hadronanyagban. 

Ebből következik egy második QCD anyagforma, egy második QCD átmenet gerjesztése és az úgynevezett tékozló bozon (szaknyelven Nambu – Goldstone-bozon) hazatérése is, a királis szimmetria helyreállásának egyik különleges eseteként. A PHENIX publikáció további, kihívásokat jelentő méréseket indokol, melyek célja az ?′ mezonok spektrumainak közvetlenebb módszerekkel történő további részletes tanulmányozása a nagy energiás nehézion-ütközésekben” – írták a  Physical Review C szerkesztői méltatásukban.
 

Köszönetnyilvánítás:
A kutatók köszönetüket fejezték ki a kutatásaikat támogató magyar adófizetőknek és az alábbi szervezeteknek: az Amerikai-Magyar Fulbright Alapítvány, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a Hungarian-American Enterprise Scholarship Fund (HAESF),  a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Kutatási Kiválósági Programjai (KKP és KKPCs), a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Bolyai János kutatási ösztöndíjai, az MTA – National Science Foundation (NSF, USA), a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH),  az NKFIH „OTKA” kutatási témapályázatai, az Emberi Erőforrás Fejlesztési Operatív Programja, a Tématerületi Kiválósági Programja, az Országos Kutatási Alapprogramok (OTKA) pályázatai. A PHENIX kísérlet működését az USA Energiaügyi Minisztériuma, az US DOE, a japán KEK és RIKEN, valamint az amerikai-japán RIKEN-BNL Kutatási Központ, továbbá számos nemzetközi tudományfinanszírozó szervezet is támogatta, felsorolásukat lásd a részletes szakcikk végén, illetve az alábbi honlapon: https://www.bnl.gov/rhic/funding.php . Li Keran festményének közlésével kapcsolatban köszönet illeti az UNT Digitális Könyvtárát: © 1989 CCAST: Kínai Fejlett Kutatások és Technológiák Központja (Chinese Center for Advanced Science and Technology), © 2012 Shanghai Jiao Tong Egyetem, Shanghai, Kínai Népköztársaság.
 

A PHENIX szakcikket előkészítő magyar kutatók:
Csanád Máté (az MTA Doktora, egyetemi tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
Csörgő Tamás (az Európai Akadémia tagja, kutatóprofesszor, a MATE Kutatási Kiválósági Program Csoport vezetője, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium,
Gyöngyös, és HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)
Kasza Gábor (PhD, a MATE Kutatási Kiválósági Program által támogatott tudományos munkatárs, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös, és HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)
Kincses Dániel (PhD, posztdoktori kutató, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
Lökös Sándor (a PHENIX szakcikk szerkesztő bizottságának elnöke, a MATE Kutatási Kiválósági Program Csoport résztvevője, PhD, tudományos munkatárs, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
Metzger, Wesley James (PhD, címzetes egyetemi tanár, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
Nagy Márton (PhD, habilitált egyetemi docens, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
Novák Tamás (PhD, a MATE Kutatási Kiválósági Program által támogatott habilitált egyetemi docens, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
Ster András (ny. fizikus, HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)

Forrás: www.magro.hu