Február 10-én délelőtt a részecskefizikusok a világ minden táján számítógépük képernyőjén követték nyomon a genfi nemzetközi részecskefizikai kutatóközpontból (CERN) adott helyszíni közvetítést. Az előadóteremben a kutatócsoportok szóvivői sokéves munka áttörő eredményéről számoltak be: sikerült kvarkanyagot létrehozni és tanulmányozni.

Atom szavunk oszthatatlant jelent, az ókori görögöktől a XIX. század végéig úgy tartották, hogy az atomok az anyag legkisebb építőkövei. A XX. század elején feltárták az atom szerkezetét, kiderült, hogy az atom nehéz, tömör magból és körülötte elektronok laza felhőjéből áll. További kísérletek feltárták, hogy az atommag is összetett, kétféle részecskékből, protonokból és neutronokból épül fel.

A hatvanas évek elején először feltételezték, majd kísérletileg is igazolták, hogy a protonok és a neutronok is belső szerkezettel rendelkeznek, összetevőik a kvark nevet kapták. (A kvark, angolban quark szónak nincs jelentése, James Joyce alkotta, egyik regényében fordul elő, és Gell-Mann amerikai fizikus azért választotta az először általa kigondolt részecskék elnevezésére, mert a tengerparti sirályok hangjára emlékeztette. Azóta a kvark a modern fizikában talán a leggyakrabban használt szóvá vált.) Rendre kiderült, hogy az elemi részecskék nagy része, az ún. erősen kölcsönható részecskék mindegyike kvarkokból épül fel, részecskecsaládtól függően két vagy három kvarkból. Mai tudásunk szerint hatféle kvark létezik, ezek keresése az elmúlt évtizedek legizgalmasabb fizikai kísérletei közé tartozott, a hatodikféle kvark létezése csak 1995-ben bizonyosodott be.

Miután kiderült, hogy a protonok, neutronok és más részecskék összetett, kvarkokból álló képződmények, természetes volt az a törekvés, hogy ezeket is megpróbálják részeikre szétszedni, s közelebbről szemügyre venni az alkotóelemeket. Ez a törekvés nem járt sikerrel, hiába bizonyították újabb és újabb kísérletek, hogy a kvarkok ott vannak a protonok belsejében. Elméletek, magyarázatok sorát dolgozták ki arra, hogy miért is nem szabadulhatnak ki a kvarkok, miért vannak bezárva, bebörtönözve a protonok belsejébe.

Szabad kvarkot most sem figyeltek meg. Sikerült viszont olyan körülményeket teremteni, hogy a protonok és neutronok „szétolvadjanak”, és ebben az olvadékban a börtönükből kiszabadult kvarkok szabadon mozognak, nagy távolságot tehetnek meg. Ez az új állapot a kvarkanyag. Létrehozására a csúcstechnika minden eszközét bevetették. A CERN egyik részecskegyorsítójában nehéz ólomatommagokat gyorsítottak fel nagy energiákra, ezeknek az ütközése olyan hatalmas energiakoncentrációt hozott létre egy kis térrészben, hogy az atommag alkotórészei megolvadtak. A hőmérséklet legalább százezerszer magasabb volt a Nap belsejének hőmérsékleténél, az energiasűrűség pedig hússzorosa a proton sűrűségének. A keletkezett kvarkanyag rövid életű, gyorsan lehűl, átalakulások sora indul be, és ezeknek az eredményét, termékeit észlelik a műszerek. A lehűlés során keletkezett részecskék tulajdonságaiból következtetnek vissza az őket létrehozó állapotokra, a kvarkanyag tulajdonságaira. Zimányi József akadémikus és munkatársai (KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet) elméleti modelljük alapján előre jelezték, hogy a kvarkanyag létrejötte milyen megfigyelhető következményekkel fog járni.

Kvarkanyag ma csak a CERN laboratóriumában létezik pillanatokra. Létezett viszont valamikor 12-15 milliárd évvel ezelőtt a természetben, nagyon röviddel az ősrobbanás után. Az ősrobbanás után néhány mikromásodperccel (a másodperc milliomod része) a feltételek a kvarkanyagnak kedveztek. A világegyetem tágulása lehűléssel járt, így alig három perc után a kvarkok már bezáródtak a protonokba és a többi hasonló részecskébe. Az anyag egyre kisebb összetevőinek tanulmányozása így vezet el a világegyetem történetének távolába.

A részecskegyorsító mellett hét kísérletező csoport más-más módszerekkel gyűjtött információkat a kvarkanyagról. Eredményeik kirakójáték elemeiként, egymást kiegészítve és megerősítve adták ki azt az átfogó képet, melyet most a nyilvánosság elé tártak. A hét csoportban több mint húsz ország kutatói dolgoznak, az NA49 kísérletben jelentős mértékű a magyar kísérleti fizikusok részvétele. A nagy energiájú ólom-ólom ütközések részleteinek rögzítésére szolgáló mérőberendezés egyik fontos részét a KFKI Részecske- és Magfizikai Kutatóintézet munkatársai (Vesztergombi György, Pálla Gabriella és csoportjuk), valamint Pálinkás József vezetésével az Atommagkutató Intézet munkatársai tervezték és építették, a berendezés a „Budapest wall” (fal) nevet kapta.

A genfi közvetítés után Zimányi József akadémikust kértem összefoglaló értékelésre. „A most közzétett mérési eredmények megfeleltek várakozásainknak. Nagy érdeklődéssel várjuk az amerikai Brookhavenben nyár végén kezdődő kísérleteket, ahol az ütközések energiája egy nagyságrenddel nagyobb lesz. Nemrég egy konferencián négy felkért elméleti fizikus egyikeként én is becsléseket adtam meg arról, mi várható a brookhaveni kísérletekben. Előrejelzéseink nagyon eltérőek.”