30 éves a CERN-ben működő ALICE, amelynek fejlesztésében évtizedek óta a Wigner FK kutatói is részt vesznek

2023.04.11.

Az ALICE (A Large Ion Collider Experiment, Nagy Ionütköztető Kísérlet) javaslatának benyújtása a CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) vezetősége részére 1993. március 1-jén reggel 8 órakor történt meg. Az idén 30 éves ALICE a CERN-ben működő LHC (Large Hadron Collider, Nagy Hadronütköztető) részecskegyorsító egyik legnagyobb berendezése, amelynek elindítása azért is kiemelten fontos a nehézion-fizika kutatóinak, mert innen datálódik az univerzum ősanyagának, a kvark-gluon plazmának a megismerése. Az ALICE kísérlet – amelynek fejlesztésében évtizedek óta az ELKH Wigner Fizikai Kutatóközpont (Wigner FK) kutatói is részt vesznek – harminc éve folyamatosan megújulva, egyre összetettebb mérésekkel gazdagítja tudásunkat az erős kölcsönhatás tulajdonságairól.

30 éves a CERN-ben működő ALICE, amelynek fejlesztésében évtizedek óta a Wigner FK kutatói is részt vesznek — Az eredeti ALICE Letter of Intent

A CERN-ben a kilencvenes évek elején, a Nagy Hadronütköztető (Large Hadron Collider, LHC) és kísérleteinek tervezése során merült fel egy dedikált ultrarelativisztikus energiájú nehézion-fizikai kísérlet létrehozásának ötlete, melyet Magyarország is támogatott. A támogatói javaslat kidolgozásában Vesztergombi György és Zimányi József is rész vett a Wigner FK elődjének, az MTA Központi Fizikai Kutatóintézet Részecske- és Magfizikai Kutatóintézetének képviseletében.

Magyarország hivatalos csatlakozása a CERN ALICE kísérlethez 1996-ban történt. Az első években a Magyar ALICE Csoport az időprojekciós kamra (Time Projection Chamber, TPC) építéséhez járult hozzá, emellett vezető szerepet játszott az ALICE adatgyűjtő és adattovábbító rendszerének (Data AcQuisition System, DAQ) kutatás-fejlesztésében. A DAQ 2020-ig, az LHC fejlesztési célú leállításáig szolgáltatta az adatokat az ALICE kísérletben. A Wigner FK kutatói 2005-ben csatlakoztak a nagy impulzusú hadronok mérését végző berendezés fejlesztéséhez. Olasz és mexikói kutatókkal együttműködve építették a HMPID (High Momentum Particle Identification Detector) detektort, amelynek üzemeltetését máig közösen végzik.

Az LHC gyorsítófejlesztési stratégiájának részeként 2019 és 2022 között a HMPID-berendezés hosszú leállítására (Long Shutdown 2, LS2) is sor került. Ez idő alatt a CERN óriás kísérletei is bővítéseken, javításokon mentek keresztül. Az ALICE kísérlet keretében az LS2 időszak alatt megújították a belső nyomkövető rendszert (ITS), újfajta GEM-alapú időprojekciós kamrát (Gas-Electron Multiplayer, GEM TPC), valamint teljesen új struktúrájú adatgyűjtő rendszert fejlesztettek ki. Ezek szinte mindegyikében részt vett a Magyar ALICE Csoport, különösen a GEM TPC és a DAQ fejlesztésekben, amelyek a Wigner FK Vesztergombi Nagyenergiás Fizikai Laboratóriumában zajlottak.

Az ALICE működéséhez a legutóbbi hazai hozzájárulás a 2021-2022 során felépített dedikált elemzőrendszer, az ALICE Wigner Analysis Facility, amelynek a Wigner Adatközpont ad otthont. Ez a speciálisan tervezett, gyors adatfeldolgozó egység a Wigner Tudományos Számítási Laboratórium (WSCLAB) részeként működik, és az ALICE adatainak elemzését végzi Budapestről.

Az ALICE kísérlet harminc éve folyamatosan megújulva, egyre összetettebb mérésekkel gazdagítja tudásunkat az erős kölcsönhatás tulajdonságairól.