Mikrorészecskéktől az exbolygókig – kutató diákok a dunaszerdahelyi magángimiben

2020. március 28. - 09:32 | Tech

A mai fiatal generáció szerencsés helyzetben van, számukra olyan mérési adatok váltak elérhetővé az internet által, aminek elemzésével maguk is igazi tudományos kutatásokban vehetnek részt. Természetesen nem elég az adat, kell hozzá egy eléggé elszánt, kitartó, kíváncsi diák, aki megfelelő útmutatással képes kiszűrni a rengeteg adatból a használható tudást. Ezt az útmutatást biztosítja számukra a dunaszerdahelyi Magángimi, de magát a kutatást, ők végzik.

Mikrorészecskéktől az exbolygókig – kutató diákok a dunaszerdahelyi magángimiben
Fotók: Dunaszerdahelyi Magángimnázium

A természettudományok iránti érdeklődés az utóbbi időben, sajnos rohamosan csökken. Az egyetemek és kutató intézetek nem titkolt szándéka ezt a folyamatot megállítani. Ennek érdekében laborlátogatásokat szerveznek, ismeretterjesztő rendezvények tömkelege jön szembe az emberrel (ha megfelelő helyen, nyitott szemmel jár). Ezt kihasználva, a mi iskolánk is szoros kapcsolatot épít nemzetközi szinten elismert kutatóintézetekkel.

Így jutottunk el múlt héten az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat irányítása alatt működő Wigner Fizikai Kutatóintézetbe, a Nagyenergiájú Részecskefizika osztályra. Itt a diákok aktívan részt vesznek müon-detektorok építésében. Fúrnak, faragnak, de ami a leglényegesebb: szemtanúi lehetnek magának a folyamatnak, ahogy egy halom alkatrészből olyan működő detektor lesz, mellyel megjósolhatók vulkánkitörések, feltárhatók földalatti titkos járatok, barlangrendszerek valamint akár piramisok belső szerkezete is feltérképezhető. Azért ez menő, nem?! Elmagyarázták a detektor működési elvét, ismertették a felhasználási területeket, és saját tapasztalataikat is megosztották velünk a kutatók.

(Jön egy kis fizika, akinek csípi a szemét, az görgessen a következő bekezdéshez!)

A müonok, olyan nagyenergiájú elemi részecskék (leptonok), melyek nagyon hasonlítanak az elektronra. Töltésük negatív, de tömegük durván 200-szor nagyobb, mint az elektroné. A Napból érkező kozmikus sugárzás (pl. protonok) hatására a légkör felső rétegében, kb. 60 km magasan, magreakciók útján keletkeznek. Innét jutnak el a földfelszínre, ahol aztán detektálni tudjuk őket. Ez a tény egyébként nem magától értetődő, hiszen a müonok élettartama mikro-szekundumos (µs) nagyságrendbe esik. Ha pusztán a Newtoni fizikát nézzük, akkor a durván 2 µs nem elég, hogy a 60km távolságot leküzdje, még akkor sem, ha fénysebességgel számolunk. Tehát elvileg nem detektálhatnánk őket a föld felszínén. Itt ellentmondásba keverednénk, ha nem ismernénk a speciális relativitáselméletben kidolgozott idődilatáció jelenségét, miszerint a fénysebességgel közlekedő dolgok (mi esetünkben a müon) saját ideje lassabban telik, mint a földi észlelő ideje. A kozmikus müonok detektálhatósága a relativitáselmélet egyik legismertebb bizonyítéka.

Hogy picit nagyobb léptékre váltsunk, mesélek egy másik projektről. A Bay Zoltán Kutatóintézet által koordinált Drinkable Rivers kezdeményezésben is részt vettek diákjaink. A projekt célja, hogy feltérképezze Európa folyóinak állapotát. Az adatokat a holland University College Roosevelt hallgatói elemezték ki. Európa szerte 160 mérést végeztek önkéntesek, kutatóintézetek koordinálásával. Diákjaink vállalták a Duna vízminőségének ellenőrzését a csallóközi szakaszon. Az „Öreg Dunát” Bősnél elsős diákjaink, míg a Kis Dunát Eperjesnél, harmadikos diákjaink vizsgálták. Mindekét esetben határértéken belüli eredmények születtek, így elmondhatjuk, hogy a vizsgált adatok alapján a Duna vízminősége megfelel az elvártnak.

A léptéket tovább növelve eljutunk egy nagyobb lélegzetvételű kutatásunkhoz, melyen egy elsős és egy másodikos diákunk dolgozik közösen. Kihasználva a Kepler űrtávcső nyilvánossá vált mérési adatait, olyan Naprendszeren kívüli bolygók (exobolygók) után kutatunk, melyek elhaladnak központi csillaguk előtt, ezzel csökkentve azok fényét. Ezt a fénycsökkenést vizsgálva könnyen meghatározhatók a bolygórendszer fizikai tulajdonságai, úgy, mint a bolygó és központi csillagának sugáraránya, a bolygó távolsága a csillagtól (a pálya fél-nagytengelye), a központi csillag tömege, keringési idő… Ha elhivatottak és kitartóak lesznek a lányok, akkor a pályaelemek változása is kimutatható, ami akár további bolygók jelenlétére is utalhat. Ezt persze csak megszállott, figyelmes munkával tudják elérni. Bízom benne, hogy sikerülni fog, hiszen már korán megfertőzte őket a tudásvágy, mellyel a világ működését szeretnék jobban megérteni.

Egy-egy ilyen kutatási munka vagy látogatás, további lehetőségek felé nyit ajtót a Magángimis diákok számára. Még az is elképzelhető, hogy a közeljövőben eljutunk a fizikusok fellegvárába, de erről majd később mesélünk.

(-)