A Lendület program

Bajnok Zoltán Lendület-ösztöndíjas kutató

Bajnok Zoltán mta.hu

Kutatási téma

Kvantumtérelmélet, a holografikus vizsgálatok kiterjesztése a kvark-gluon plazma leírására, hozzájárulva a természet alaposabb megismeréséhez.

A fizikus úgy véli, a részecskefizika standard modellje, vagyis az elektromágneses, a gyenge és az erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelmélet ugyan megmagyarázza az anyagok felépítését, de az erősen kölcsönható folyamatok számítására technikailag már nem alkalmas.

A fizikusokban felmerül fel a kérdés: vajon melyek azok a még elemibb építőkövek és még elemibb kölcsönhatások, amelyek a standard modell mögött állnak?

A húrelmélet lehet a válasz, amely a részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként (húrokként, membránokként) kezeli, és feltételezi, hogy az univerzumnak sok dimenziója van.

A "nemzetközi húrelméleti közösség" – amelynek Bajnok Zoltán is tagja – évtizedek óta lelkesen dolgozik a lehetséges világok feltérképezésén. A közelmúltban izgalmas felfedezést tettek a tudósok: olyan tízdimenziós világot találtak, amelyben vannak kvarkok, gluonok és a Higgs-bozonhoz hasonló részecskék is.

A tíz dimenzióból öt egy gömbre van felcsavarva, míg a maradék ötdimenziós tér határán található a mi világunk, mint az ötdimenziós tér hologramja. Magas hőmérsékleten a kvarkok és a gluonok viselkedése ebben a modellben nagyon hasonlít a Nagy Hadronütköztetőben keletkező kvark-gluon plazma állapothoz, amelynek viselkedését szeretné megérteni Bajnok Zoltán és csoportja az ötdimenziós gravitációs modell vizsgálatával.

Befogadó intézmény:

MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézet

A kutatócsoport működési időszaka

2012–2017.

A kutatócsoport tagjai

Balog János (MTA doktora), Hegedűs Árpád, Tóth Gábor Zsolt, Holló László, Konczer József

Interjú a kutatóval

Az interjú 2012. augusztus 28-án jelent meg az mta.hu-n.

A bennünket körülvevő világ sokféle megközelítésből vizsgálható. Az MTA Wigner Fizikai Kutatóközpont Részecske- és Magfizikai Intézetben csoportot alakító elméleti fizikus, Bajnok Zoltán a húrelméletet hívja segítségül a természet titkainak kifürkészéséhez. Laborját igazi szellemi műhelynek képzeli el, amelyben pezsgő tudományos élet folyik.

„Mengyelejev periódusos rendszeréhez hasonlóan sikerült egy táblázatba rendeznünk a kvantumtérelmélet új elemi részecskéit, például a barionokat vagy a mezonokat "- magyarázta a részecskék vizsgálatával foglalkozó Bajnok Zoltán. A fizikus úgy véli, a részecskefizika standard modellje, vagyis az elektromágneses, a gyenge és az erős kölcsönhatást, valamint az alapvető elemi részecskéket leíró kvantumtérelmélet ugyan megmagyarázza az anyagok felépítését, de az erősen kölcsönható folyamatok számítására technikailag már nem alkalmas. Például ha a Nagy Hadronütköztetőben „összelőnek" két nehéziont, mai tudásunk alapján még nem képesek az összetevők erős kölcsönhatásának ismeretében sem megmondani, hogyan zajlik az ütközés folyamata. Joggal merül fel a fizikusokban a kérdés: vajon melyek azok a még elemibb építőkövek és még elemibb kölcsönhatások, amelyek a standard modell mögött állnak?

A húrelmélet a válasz?

„A kérdésre még nem sikerült választ találniuk a kutatóknak - mondta a tudós -, azonban ez minden részecskefizikus álma. A húrelmélet a részecskéket nem pontszerű, hanem kiterjedt objektumokként (húrokként, membránokként) kezeli, és feltételezi, hogy az univerzumnak sok dimenziója van. Az elmélet segítségével képesek vagyunk egyfajta elegáns választ adni a kérdésre. A kutatócsoportom által alkalmazott módszerek alapját is ez képezi: a húr szemszögéből kívánunk a világra tekinteni, amely úgy mozog a téridőben, hogy az általa bejárt felületet igyekszik minimálisra csökkenteni. Mivel ez egy kétdimenziós felület, használható rá a kétdimenziós kvantumtérelméletek eszköztára."

A „nemzetközi húrelméleti közösség" - amelynek Bajnok Zoltán is tagja - évtizedek óta lelkesen dolgozik a lehetséges világok feltérképezésén. A közelmúltban izgalmas elméleti felfedezést tettek a tudósok: olyan tízdimenziós világot találtak, amelyben vannak kvarkok, gluonok és a Higgs-bozonhoz hasonló részecskék is. A tíz dimenzióból öt egy gömbre van felcsavarva, míg a maradék ötdimenziós tér határán található a mi világunk, mint az ötdimenziós tér hologramja. „Magas hőmérsékleten a kvarkok és a gluonok viselkedése ebben a modellben nagyon hasonlít a Nagy Hadronütköztetőben keletkező kvark-gluon plazma állapothoz, amelynek viselkedését szeretnénk megérteni az ötdimenziós gravitációs modell vizsgálatával. Ehhez jelentős szakmai támogatást nyújtanak az MTA Wigner Kutatóközpontban működő gravitációs kutatócsoportok. Feladataink közé sorolandó a nehézion-fizikai és a gravitációs kutatások összekapcsolása, amelyre az intézet kizárólagos lehetőséget biztosít - magyarázta a fizikus, majd hozzátette: - nagy előnyünk a világ többi holografikus kutatócsoportjával szemben, hogy az elmúlt tíz évben a kétdimenziós integrálható modellek megoldásának teljes eszköztárát kifejlesztettük. E módszereket az integrálható holografikus kapcsolatokra átdolgozva, lehetőségünk adódott kijelölni a jövőbeli kutatások irányát. A továbbiakban szeretnénk - előnyünket kihasználva - tudásunkat a gyorsítókban is megfigyelhető jelenségek kiszámítására használni."

Együttműködésben másokkal

Bajnok Zoltán az MTA Wigner Kutatóközpont támogatása mellett szoros munkakapcsolatot kíván kialakítani a Takács Gábor vezette Lendület-csoporttal is. „Gáborral több évig dolgoztunk együtt a kétdimenziós kvantumtérelméletek vizsgálatán. Gyakorlati tudásunkat Gábor a statisztikus fizikában, míg én a húrelméletben és a részecskefizikában igyekszem hasznosítani. Bár különböző területen alkalmazzuk ismereteinket, azok hasonló elvi problémákat szülnek, amelyeket a jövőben együttes erővel kívánunk megoldani" - számolt be terveikről a fizikus.

További együttműködést tervez az Eötvös Loránd Tudományegyetemen Palla László professzorral, akivel eddig is együtt dolgoztak peremes kvantumtérelméletek holografikus általánosításán, illetve Sinkovics Annamária tudományos főmunkatárssal, aki szeptemberben tér haza Cambridge-ből, a húrelmélet egyik fellegvárából.

A közös munka először Lendület-csoportján belül valósul meg, amelynek tagja Balog János, az MTA doktora, Hegedűs Árpád és Tóth Gábor Zsolt, tudományos munkatársak, míg a fiatal generációt Holló László doktorandusz és Konczer József egyetemi hallgató fogja képviselni.

Pezsgő szellemi műhely

„Lendület-csoportom elindításával olyan tudományos iskola létrehozása jelenti számomra a fő motivációt, amely nemcsak követi a nemzetközi trendeket, hanem új kutatási irányokat jelöl ki. Ehhez jól képzett, tehetséges, kreatív, az újdonságokra nyitott kutatókra van szükség. Hiszem, hogy sikerül sok tehetséges diákot magunkhoz vonzani, így fő feladatomnak az idősebb generáció világszínvonalú tudásának átadását tartom - fogalmazta meg kutatói ars poeticáját Bajnok Zoltán. - Olyan pezsgő légkört kívánok teremteni, amelyben egymást érik a külföldi vendégkutatók és oktatók szemináriumai és előadás-sorozatai. Így lehetőségünk lesz felkelteni a diákok figyelmét e tudományterület iránt, illetve a külföldön tanuló fiatalok számára is vonzóvá tenni a hazatérést."