Jánossy Lajos-díjat kapott Pásztor Gabriella fizikus
Az Eötvös Loránd Fizikai Társulat minden évben kimagasló tudományos kutatási eredmények vagy ezek sikeres alkalmazásai elismeréseként tudományos díjakat adományoz. A Jánossy Lajos 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.
Jánossy Lajos (1912-1978) Kossuth-díjas fizikus, asztrofizikus, matematikus, a Magyar Tudományos Akadémia tagja, a 20. századi magyar fizika történetének egyik legsokoldalúbb, iskolateremtő egyénisége volt. Egyaránt kimagasló eredményeket ért el az asztrofizika, az atomfizika, a kvantummechanika, a fizikai matematika és statisztika, az elektrodinamika és az optika területén. A kozmikus záporok kaszkád-dinamikájának és statisztikai értelmezésének úttörője volt. Alapvető kísérleti vizsgálatokat kezdeményezett a fényinterferencia és a fotonstatisztika, valamint a nemlineáris fotoelektromos hatás megismerésére.Az MTA KFKI igazgatója (1956-1970) és az ELTE Atomfizikai Tanszék alapító tanszékvezetője (1957-1970) volt.
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 idei Jánossy-díj Pásztor Gabriella ezen nagyhatású eredményhez illetve a Higgs-bozon tulajdonságainak tanulmányozásához való hozzájárulását jutalmazta.
A “golden” négy-leptonos végállapot adja a legtisztább Higgs-bozon jelet. Ekkor a proton-proton ütközésben keletkezett Higgs-bozon a gyenge kölcsönhatás semleges közvetítőrészecskéire, 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 háttér események gyakoriságának meghatározása. A felfedezés után a Higgs-bozon keletkezés gyakoriságának függését vizsgálva a különböző kinematikai mennyiségektől az elméleti modellek ellenőrzése is lehetővé vált.
A képen látható proton-proton ütközésben a Higgs-bozon (egy szintén azonnal elbomló és ezért a detektorban közvetlenül láthatatlan Z bozon páron keresztül) a pirossal jelölt nyomot hagyó két elektronra és két pozitronra bomlott.
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 elmélet-családból a természetben megvalósulót a kísérleti eredmények választják majd ki. Ehhez a standard modelltől való eltérések kutatása szükséges. Vagy új, eddig ismeretlen részecskék vagy a már ismert folyamatok gyakoriságában a jósolt értéktől való eltérés kimutatása hozhatja meg az áttörést.
A Pásztor Gabriella által az Atomfizikai Tanszéken 2015-ben alapított MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport programjában mindkét lehetőséget vizsgálják a CERN Nagy Hadronütköztetője (LHC) rekord energiájú adatait elemezve.
Az MTA-ELTE Lendület CMS Részecske- és Magfizikai Kutatócsoport tagjai.
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. Pásztor Gabriella még Egyetemünk 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 egy új ablakot nyitott egzotikus nehéz részecskék kutatására, és az 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.
Kamarás Katalin, az ELFT Díjbizottságának elnöke (jobb oldalon) átadja a díjat
Pásztor Gabriellának (bal oldalon). Fotó: Soós Ildikó.
Az ünnepélyes díjátadásra a Társulat 2020. szeptember 12-ei Küldöttközgyűlésén került sor, ahol az ELTE Atomfizikai Tanszék emeritus professzora, Patkós András a Fizikai Szemlében megjelent legjobb tudományos cikknek szóló nívódíjban is részesült.
Pásztor Gabriella három gyermeket nevel, és sikeres tudományos munkája mellett számos szakdolgozat, tudományos diákköri kutatás és doktori dolgozat témavezetője. Több vezetőtisztséget is betöltött az elmúlt években a CMS Kísérletben, elsősorban a gyors online eseménykiválogatásért felelős Trigger, illetve a precíziós mérésekben domináns szisztematikus bizonytalanságot adó ütközési gyakoriság meghatározását végző Luminozitás munkacsoportban.