Jánossy Lajos-díjas az ELTE fizikusa

A Jánossy Lajos Kossuth-díjas fizikusról elnevezett díjat a nagyenergiás fizika (kozmikus sugárzás, részecskefizika és nehézionfizika) kísérleti kutatása és a kísérleti eredmények fenomenológikus elméleti értelmezése területén elért, jelentős nemzetközi visszhangot kiváltó, kiemelkedő eredményért ítélheti oda a szakmai zsűri.

A részecskefizika standard modellje nagyon pontosan leírja a jelenleg megfigyelhető részecskék tulajdonságait és kölcsönhatásait. Legutolsó hiányzó eleme a Higgs-bozon volt, melyet a CERN-ben a Nagy Hadronütköztető (LHC) ATLAS és CMS kísérletei 2012-ben fedeztek fel. Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat idei kitüntetettje, Pásztor Gabriella ehhez az eredményhez, illetve a Higgs-bozon tulajdonságainak tanulmányozásához járult hozzá.

A “golden” négy-leptonos végállapot adja a legtisztább Higgs-bozon jelet. Ekkor a proton-proton ütközésben keletkezett Higgs-bozon a gyenge kölcsönhatás semleges közvetítő részecskéire, két Z bozonra bomlik, majd ezek tovább bomlanak elektron-pozitron vagy hasonló természetű, de nehezebb müon-antimüon párokra. A mérésekben kulcsfontosságú az alacsony lendületű elektronok pontos felismerése és rekonstrukciója, illetve a félreazonosított vagy b-kvark bomlásból származó elektronokat és müonokat tartalmazó háttéresemények gyakoriságának meghatározása. A felfedezés után a Higgs-bozon keletkezés gyakoriságának függését vizsgálva a különböző kinematikai mennyiségektől az elméleti modellek ellenőrzése is lehetővé vált.

Bár

a Higgs-bozon felfedezése révén teljessé vált a standard modell,

ettől még korántsem zárhatjuk le a részecskefizikai alapkutatásokat. Több jelentős kérdés is válaszra vár; ilyen például a kozmológiai megfigyelések értelmezéséhez szükséges sötét anyag mibenléte. Ezért tanulmányozzák a modell lehetséges kiterjesztéseit mind elméleti, mind kísérleti oldalról. A számos javasolt elméletcsaládból a természetben megvalósulót a kísérleti eredmények választják majd ki. Ehhez a standard modelltől való eltérések kutatása szükséges. Új, eddig ismeretlen részecskék vagy a már ismert folyamatok gyakoriságában a jósolt értéktől való eltérés kimutatása hozhatja meg az áttörést.

MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport

A Pásztor Gabriella által az Atomfizikai Tanszéken 2015-ben alapított MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport mindkét lehetőséget vizsgálja a CERN Nagy Hadronütköztetője (LHC) rekord energiájú adatait elemezve. A modell egyik népszerű kiterjesztése az úgynevezett szuperszimmetria bevezetésén alapul, ami a jelenleg ismert részecskékhez új párokat követel meg, és ezáltal sok új részecske megjelenését jósolja, köztük a sötét anyag várt tulajdonságaival rendelkezőt is.

A kutató még az ELTE mesterszakos, majd doktori hallgatójaként kezdett ezen elméletek vizsgálatába a CERN előző gyorsítója, a Nagy Elektron-Pozitron Ütköztető (LEP) OPAL kísérletében. Munkája eredményképpen jelentősen javított alsó határokat sikerült megadni a keresett részecskék lehetséges tömegeire, és ezzel a javasolt modellek egy részét is ki lehetett zárni.

Az LHC új ablakot nyitott egzotikus nehéz részecskék kutatására,

és eddigi eredményei tovább szűkítették a lehetséges elméletek körét.

A standard modell precíziós ellenőrzése akkor is lehetőséget nyújt az új fizika felfedezésére, ha az új részecskék tömege túl magas közvetlen keltésükhöz az LHC-n. Például a gyenge nukleáris kölcsönhatást közvetítő részecskék szórási folyamata erősen függ az elemi részecskék tömegéért felelős Higgs-mechanizmus részleteitől. A folyamat tulajdonságait pontosan megmérve és a standard modellen alapuló számításokkal összevetve, a mért eltérés jellege lehetőséget nyújtana az új fizikai elméletek ellenőrzésére.

Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat a 2020. szeptember 12-ei Küldöttközgyűlésén adta át a Jánossy Lajos-díjat az ELTE kutatójának. Az eseményen az ELTE Atomfizikai Tanszék emeritus professzora, Patkós András a Fizikai Szemlében megjelent legjobb tudományos cikknek szóló nívódíjban részesült.

Az ELTE Természettudományi Karáról eddig Fáth Gábor, Horváth Ákos és Jánosi Imre kapta meg az elismerést.

Korábbi interjúnk Pásztor Gabriellával

Forrás: ELTE TTK
Borítókép: Kamarás Katalin, az ELFT Díjbizottságának elnöke (jobb oldalon) átadja a díjat Pásztor Gabriellának (bal oldalon). Fotó: Soós Ildikó