Első pillantást vethettek az ősanyag második új formájára

Budapest, 2026. május 22. – A Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Kutatási Kiválósági Programjai keretében támogatott, Csörgő Tamás fizikus, az Európai Akadémia tagja által vezetett kutatócsoport eredménye kiemelten jelent meg az Amerikai Fizikai Társulat vezető magfizikai lapjában, a Physical Review C-ben, a lap szerkesztőinek ajánlásával. Ez a közvetett, kvantumos magfizikai észlelés első pillantást vethetett a korai világegyetem ősanyagának második új formájára.

A fizikai Nobel-díjas, kínai származású amerikai fizikus, T. D. Lee egyik verse ihlette a kínai művészeti akadémia elnökének, Li Kerannak a két bivalybika összecsapását ábrázoló híres képét (1. ábra). Ez az 1989-ből származó vers-kép a nehézion-ütközések kutatásának egyik jelképévé vált. T. D. Lee verse Csörgő Tamás fordításában így hangzik:

Nehézion-ütközések
– szilaj bivaly türkölések –
új Ősanyag gerjesztések.

T. D. Lee verse több szempontból is zseniális: nemcsak a vers-kép, illetve kép-vers ereje, hanem a benne foglalt jóslat ereje miatt is. Ez a vers átváltozásokról szól és az anyag új formáinak, új gerjesztett állapotainak a létrehozását jósolja meg. Nem csupán egyetlenegy, hanem legalább két új anyagformát jelzett 1989-ben előre. Ebben az értelemben ez a vers kapcsolódik a magyar kutatóknak a PHENIX kísérletben elért új eredményéhez is. A vers alapja T.D. Lee és G. C. Wick több, mint 50 éves, 1974-ben, az Amerikai Fizikai Társulat vezető részecskefizikai lapjában, a Physical Review D-ben közölt sejtése volt. A megsejtett fizikai kép szerint az üres tér, az úgynevezett vákuum leginkább egy közegre hasonlít, amelynek a tulajdonságai megváltoztathatóak. Így az üres térnek is vannak tulajdonságai, van például hőmérséklete. Közegre példának tekintsük a vizet. A víznek van hőmérséklete. A téli hidegben, a fagypont alatt a víz jéggé fagy. Tűzre rakva, a forráspont felett a víz felforr és gőzzé alakul át.

Li Keran festménye és a PHENIX kísérlet
1. ábra: A fizikai Nobel-díjas T.D. Lee verse a nehézion-ütközések jelképévé vált, a kínai művészeti akadémia elnökének, Li Kerannak a bivalyok összecsapását ábrázoló festménye alapján (bal oldalon). (Forrás: Shanghai Jia Tong Egyetem képtára, Shanghai, Kínai Népköztársaság). A jobb oldalon a nehézion-ütközések adatait mérő, az USA Broohaveni Nemzeti Laboratórium RHIC gyorsítójánál épült, több emelet magasságú PHENIX kísérlet fotója és a részecskék nyomainak képe látható.

G. C. Wick és T. D. Lee 1974-es jóslatát a fizikai Nobel-díjas S. Weinberg egészítette ki 1975-ben, majd 1984-ben tovább pontosította két amerikai fizikus, R. Pisarski és a fizikai Nobel-díjas F. Wilczek az erős kölcsönhatás elmélete, a QCD alapján. Számításaik szerint különlegesen magas hőmérsékleten helyreállhat egy, a bal és a jobb kéz közötti hasonlóságra emlékeztető, királisnak nevezett szimmetria. Ennek különleges eseteként az egyik részecske, az úgynevezett η' mezon tömege jelentősen lecsökkenhet a fehéren forró, színeket bezáró hadronanyagban. A módosult η'* mezon tömege nemcsak az ikertestvéréhez, az η mezonéhoz, hanem részecske-családja többi tagjának tömegéhez is hasonlóvá válhat a forró, közel kétezermilliárd (2 Tera) Celsius-fok hőmérsékletű ősanyagban. Még magasabb, közel 4 tera-Celsius-fokon a színtelen, hadronikus anyag még jobban megolvad és színes részecskékből álló, közel tökéletes kvarkfolyadék jön létre. A RHIC gyorsító építésének javaslata 1984-ben szintén legalább két új anyagforma megfigyelését tervezte. A tökéletes kvarkfolyadék, azaz a színes kvark-gluon plazma, az Ősrobbanás utáni Világegyetemünk anyagának az első ismertebb, új formájává vált.

Magyar fizikusok, a PHENIX kísérlet adatait elemezve, a MATE kutatóinak vezetésével, a Debreceni Egyetem, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a HUN-REN ATOMKI és a HUN-REN Wigner kutatóinak részvételével, nagy nemzetközi tudományos együttműködés kereteiben most vethették az első lehetséges pillantást az ősanyag második új állapotára, beteljesíthetve a Nobel-díjas T.D. Lee és S. Weinberg közel 50 éves, és a Nobel-djas F. Wilczek közel 40 éves jóslatait. Noha a PHENIX adatok nem mondanak ellent ennek a lehetséges jelenségnek, elvileg más magyarázatok is lehetségesek, a megfigyelési módszer közvetettsége miatt.

Az ősanyag második új formája – mezon diagram
2. ábra: Az üres tér hőmérsékletét az abszolút nulla fokról, -273,15 Celsius-fokról 2 Tera, azaz 2 000 000 000 000 Celsius-fokra emelve, közvetett módszerekkel, első pillantást vethettek a magyar fizikusok az ősanyag második új formájára, melyben az egyik részecske tömege jelentősen lecsökkenhet. A módosult η'* mezon nemcsak az η mezonhoz, hanem részecske-családja többi tagjának tömegéhez is hasonló tömegűvé válhat ezen a hőmérsékleten. Tehát az η'* mezon egyfajta tékozló fiúként térhet vissza részecskefizikai családja körébe.
„A QCD színek kiszabadulása és a királis szimmetria helyerállása régi elméleti jóslat. A kvarkok tökéletes folyadékában a színek kiszabadulnak, ahogy azt a RHIC mind a négy kísérlete kijelentette 2005-ben. Most a PHENIX Együttműködés pionpárok arany-arany ütközésekben mért Lévy-stabil Bose–Einstein-korrelációinak adatairól adott hírt. Közleményükben az η' mezon tömegének jelentős csökkenéséről számolnak be forró, sűrű, hadronikus, színbezárt anyagban. Ez a QCD egy második átmenetének megjelenésére utal, az úgynevezett „tékozló Goldstone-bozon" visszatérésén keresztül – amely a királis szimmetria egy specifikus, részleges helyreállását jelenti –, és további, kihívásokkal teli kísérleti vizsgálatokat kíván, amelyek az azonosított η' részecskék nagyenergiás nehézion-ütközésekbeli spektrumát célozhatják meg." – írták a Physical Review C szerkesztői méltatásukban.

2026. április 3-án egy alternatív vizsgálat eredménye is megjelent az European Physical Journal C szakcikkében, Csanád Máté (Eötvös Loránd Tudományegyetem) vezetésével. Ebben a munkában az ELTE kutatói megállapították, hogy a PHENIX kísérlet egyik fontos adatát, a korrelációs erősség paraméterét egy másik modell, az úgynevezet EPOS szimuláció közegbeli η' tömegmódosítás nélkül is le tudja írni. Azonban ugyanennek a közleménynek a többi számított paramétere nem egyezik meg a PHENIX kísérlet által mért adatokkal. Ezért további vizsgálatok szükségesek a PHENIX eredmények okainak feltárására és lehetséges magyarázatainak a tisztázására.

Köszönetnyilvánítás:

Kutatóink köszönetüket fejezik ki a kutatásaikat támogató magyar adófizetőknek és az alábbi szervezeteknek: az Amerikai-Magyar Fulbright Alapítvány, az Eötvös Loránd Tudományegyetem, a Hungarian-American Enterprise Scholarship Fund (HAESF), a HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, a Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem (MATE) Kutatási Kiválósági Programjai (KKP és KKPCs), a Magyar Tudományos Akadémia (MTA) Bolyai János kutatási ösztöndíjai, az MTA – National Science Foundation (NSF, USA), a Nemzeti Kutatási, Fejlesztési és Innovációs Hivatal (NKFIH), az NKFIH „OTKA" kutatási témapályázatai, az Emberi Erőforrás Fejlesztési Operatív Programja, a Tématerületi Kiválósági Programja, az Országos Kutatási Alapprogramok (OTKA) pályázatai. A PHENIX kísérlet működését az USA Energiaügyi Minisztériuma, az US DOE, a japán KEK és RIKEN, valamint az amerikai-japán RIKEN-BNL Kutatási Központ, továbbá számos nemzetközi tudományfinanszírozó szervezet is támogatta, felsorolásukat lásd a részletes szakcikk végén, illetve az alábbi honlapon: https://www.bnl.gov/rhic/funding.php . Li Keran festményének közlésével kapcsolatban köszönet illeti az UNT Digitális Könyvtárát: © 1989 CCAST: Kínai Fejlett Kutatások és Technológiák Központja (Chinese Center for Advanced Science and Technology), © 2012 Shanghai Jiao Tong Egyetem, Shanghai, Kínai Népköztársaság.

A PHENIX szakcikket előkészítő magyar kutatók:

  • Csanád Máté (az MTA Doktora, egyetemi tanár, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
  • Csörgő Tamás (az Európai Akadémia tagja, kutatóprofesszor, a MATE Kutatási Kiválósági Program Csoport vezetője, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös, és HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)
  • Kasza Gábor (PhD, a MATE Kutatási Kiválósági Program által támogatott tudományos munkatárs, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös, és HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)
  • Kincses Dániel (PhD, posztdoktori kutató, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
  • Lökös Sándor (a PHENIX szakcikk szerkesztő bizottságának elnöke, a MATE Kutatási Kiválósági Program Csoport résztvevője, PhD, tudományos munkatárs, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
  • Metzger, Wesley James (PhD, címzetes egyetemi tanár, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
  • Nagy Márton (PhD, habilitált egyetemi docens, Eötvös Loránd Tudományegyetem Fizikai Intézet, Atomfizikai Tanszék, Budapest)
  • Novák Tamás (PhD, a MATE Kutatási Kiválósági Program által támogatott habilitált egyetemi docens, MATE Műszaki Intézet Femtoszkópia Laboratórium, Gyöngyös)
  • Ster András (ny. fizikus, HUN-REN Wigner Fizikai Kutatóközpont, Budapest)

A sajtóanyag szakmai hiteléül:
Csörgő Tamás fizikus, az Európai Akadémia tagja
(a MATE Femtoszkópai Kutatási Kiválósági Csoportjának témavezetője,
MATE Műszaki Intézet, Femtoszkópia Laboratórium és HUN-REN Wigner FK)
és
Csanád Máté fizikus, az Európai Akadémia tagja
(az ELTE Fizikai és Csillagászati Intézet mb. igazgatója,
ELTE TTK Atomfizikai tanszék)

Hivatkozások:

  1. PHENIX Kollaboráció, N. J. Abdulmaer et al., Physical Review C 110 (2024) 6, 6
  2. T. D. Lee és G. C. Wick, Physical Review D 9 2291-2316 (1974)
  3. S. Weinberg, Physical Review D 11 3583-3593 (1975)
  4. R. D. Pisarski és F. Wilczek, Physical Review D 29, 338 (R) (1984)
  5. J. I. Kapusta, D. Kharzeev és L. I. McLerran, Physical Reviev D 53 (1996) 5028-5033
  6. T. Csörgö, S. Hegyi és W. A. Zajc, European Physical Journal C 36 (2004) 67-78
  7. D. Kincses, E. Árpási, L. Kovács, M. Nagy és M. Csanád, Eur. Phys. J. C 86, 333 (2026)