University of Helsinki
CERNissä LHC:n 7 TeV:n ajon starttia seurattiin useassa eri kohteessa: koeasemilla, kiihdyttimen ohjaamossa, Atlas- ja CMS-fyysikkojen suosiman rakennuksen 40 aulassa sekä pitkin päivää vilkaisuina omilla työasemilla pyörivään LHC:n webcast-lähetykseen.
Heti aamusta lähtien tunnelma CMS:n kontrollihuoneessa Point 5:lla oli innostuneen odottava ja huone kuhisi kiireisestä valmistelusta sekä itse mediatapahtumaa että törmäyksiä varten. Kaikki kynnelle kykenevät asiantuntijat olivat paikalla ilmaisimen operaattorien lisäksi ja välillä tuntuikin, ettei sen paremmin tuoleja kuin tilaakaan meinannut riittää kaikille halukkaille. Onneksi sopu sijaa antaa.
Hienoista pettymystä oli ilmassa, kun ensimmäinen yritys nostaa hiukkassuihkun energiaa 3.5 TeV:iin aamulla epäonnistui. Toisaalta, koska kyse oli sähköisestä häiriöstä pikaisen selvityksen perusteella, tunnelma ei latistunut liikaa ja valmistelut seuraavaa yritystä varten tehtiin suurella innolla. Lopulta lounasaikaan molemmat hiukkassuihkut oli saatu nostettua 3.5 TeV:in energiaan ja lähestulkoon yllätyksenä CMS näki ensimmäiset törmäykset klo. 13. Yllätyksenä siksi, että vaikka ilmaisimen valmistelussa törmäyksiä varten oltiin otettu pieni varaslähtö ja kaikki ilmaisimen osat olivat tiedonkeruumoodissa jo kello 13 (Suomen aikaa klo 14), törmäykset alkoivat n. 20 minuuttia ennen kuin niiden kuviteltiin alkavan LHC:n alunperin antamien tietojen pohjalta! Tämä tietysti sai aikaan valtaisat aplodit kontrollihuoneessa ja videolinkin välityksellä ympäri maailmaa kaikkialla, missä CMS-fyysikot seurasivat päivän tapahtumia.
Kuva 1: Panja Luukka CMS-ilmaisimen valvomossa onnistuneiden ensimmäisten hiukkastörmäysten jälkeen.
Kuva 2: Shamppanjaa törmäysten kunniaksi P5:lla.
CERNin rakennuksessa 40 hiukkassuihkujen energian lähestyessä klo 13 maissa paikallista aikaa 3.5 TeV:n energiaa väkeä alkoi kertyä sankoin joukoin seuraamaan törmäysten alkua kahdelle puolelle aulaa sijoitetuilta ruuduilta. Atlas-puoli vei tällä kertaa pisteet sujuvammin pyörivästä videolähetyksestä ja kovemmalle säädetystä äänestä, kun taas CMS-puoli veti mojovat aplodit ensimmäisen törmäyskuvan lävähdettyä kokoruudun kokoisena esiin vain minuutteja sen jälkeen, kun hiukkassuihkut alkoivat törmätä.
Kuva 3: Fyysikkoja seuraamassa LHC:n 7 TeV ajon käynnistymistä CERNin rakennuksen B40 aulassa CMS-puolella.
Tapahtumaa seurattiin myös Helsingin CMS Centerissä Kumpulan Physicum-rakennuksessa, jossa pidettiin kaikille avoin mediatapahtuma. Eri puolille maailmaa oli rakennettu 35 CMS Centeriä, joihin toimitettiin CERNin korkean resoluution webcast-kuvaa, ja joissa seurattiin CERNin ja erityisesti CMS-ilmaisimen tapahtumia. Paikalla oli noin viitisenkymmentä henkilöä, joukossa myös Ylen, MTV3:n ja Nelosen kuvausryhmät. Tunnelma muuttui hetkessä jännittyneestä helpottuneeksi, kun valkokankaalle ilmestyneelle törmäyskuvalle päästiin vihdoin aplodeeraamaan.
Mutta entäpä ensimmäisten törmäysten jälkeen? Lisää törmäyksiä, ja paljon! LHC ei tuottanut 30.10.2010 ainoastaan muutamaa hienoa törmäytystä, vaan aloitti saman tien niiden tuottamisen rutiininomaisella tavalla. Törmäytyksiä alkoi jo alusta alkaen syntyä noin 50 hertzin taajuudella (kullakin koeasemalla), ja seuraavien kolmen tunnin kuluessa saatiin nauhoitettua yli puoli miljoona törmäytystä. Uuden energia-alueen systemaattinen kartoittaminen lähti toden teolla käyntiin!
Point 5:lta raportoi Panja Luukka, rakennus 40:stä Mikko Voutilainen ja Kumpulasta Tapio Lampén.
Kiitos tästä blogista! Mahtavaa lukea LHC:n uutisista omalla kielellä. Olisiko mahdollista saada juttua siitä, kuinka kauan kestää uusien törmäystulosten analysointi ja milloin saadaan uutta tietoa mahdollisesti uusista hiukkasista? Myös se kiinnostaisi mitä seuraisi jos supersymmetristen/Higgsin hiukkasten löytyminen varmistuisi tai jos niitä ei löytyisikään, ja seuraisiko niistä esim. säieteorioiden tai muiden spekulatiivisten mallien vahvistuminen tai kaatuminen.
Hei Mikko-Olavi,
Mukava kuulla, että pidät blogista! Otamme kommenttisi huomioon tulevissa jutuissa. Tässä kuitenkin lyhyesti kysymyksiisi:
LHC:n tuottamaa dataa analysoidaan jatkuvasti, ja aivan ensimmäiset törmäyskuvat CMS-kokeelta tulivat vain minuutteja ensimmäisten törmäysten jälkeen. Tämä onnistuu niin kutsutun Express Streamin ansiosta, joka valikoi muutamia kiinnostavimpia törmäyksiä katseltavaksi lähes reaaliajassa. Näistä täydennetään myös jatkuvasti päivittyviä fysiikkakuvaajia, joiden perusteella mahdolliset ongelmat datan laadussa voidaan huomata ajoissa. Saman päivän aikana data myös tarkastetaan jälkikäteen isommissa könteissä, jotta pienemmätkin virheet saadaan kiinni.
Mitä pidempään ja enemmän dataa kerätään, sitä pienempiä ja harvinaisempia ongelmia voidaan havata ja korjata jälkikäteen. Datan lisääntyessä voidaan nähdä yhä harvinaisempia hiukkasia. Uusien hiukkasien löytöön todennäköisesti menee parhaassakin tapauksessa vuosi tai kaksi, sillä kilpailevalla Fermilabin Tevatron-kiihdyttimellä on niiden etsimiseen jo useamman vuoden etumatka, joka LHC:n täytyy ensin kuroa kiinni.
Higgsin hiukkasen löytyminen ei oikeastaan mullistaisi paljoakaan, sillä se on nykyisen standardimallin ennuste ja vahvistaisi olemassaolevat teoriat. Mikäli mitään muuta kuin Higgsin hiukkanen ei löytyisi, se kuitenkin jättäisi fyysikot pähkäilemään, mikä saa standardimallin toimimaan nykyistä suuremmilla energioilla, joilla sen laskelmat hajoavat, ellei Higgsin massa ole hyvin kapealla alueella.
Supersymmetrian löytyminen olisi jo vuosikymmenen löytö, sillä se voisi yhdellä kertaa selittää niin standardimallin toimivuuden korkeilla energioilla kuin pimeän aineen alkuperänkin, ja samalla antaisi ensimmäisen viitteen vuorovaikutusten yhdistymisestä suurilla energioilla. Supersymmetria on useimpien säieteorioiden “matalan” energian ennuste, joten sen löytyminen vahvistaisi säieteorioiden uskottavuutta huomattavasti. Käänteisesti supersymmetrian löytymättömyys olisi isku säieteorioille, vaikkei niitä välttämättä kaikkia vielä kumoaisikaan.
Kiitos kotimaankielisestä blogista, koitin lukaista noita kolmannella kotimaisella, mutta sanasto on todella hakusessa. Seuraan jatkossakin.
Noniin, kiva että tämäkin blogi taas heräsi henkiin. Mielenkiinnolla lukisin useampiakin postauksia.. 🙂
Yks. kysymys: mikä sen partikkelin nopeudeksi tulee
7TeV : tasolla?
Hei Veikko,
Tähän kysymykseen pitikin pikaisesti virkistää muistia erityisestä suhteellisuusteoriasta. Hiukkasen liikemassan ja lepomassan suhde ilmaistaan usein tekijällä gamma, siten että m_liike = gamma*m_lepo, ja gamma = 1/sqrt(1 – (v/c)^2), jossa v on hiukkasen nopeus ja c on valon nopeus. Protonin massa on noin 1 GeV, joten tämän hetkisellä 7 TeV:n törmäysenergialla eli 3.5 TeV:n energialla per protonisuihku gammaksi tulee 3500. Ratkaistaan vielä v/c = sqrt(1-1/gamma^2) ~ 1-0.5/gamma^2 (jälkimmäinen muoto on soveliaampi rajoitetun tarkkuuden taskulaskimille) ja tulokseksi tulee v=0.9999999592*c.
Tulokseksi saatu nopeus on jo niin lähellä valon nopeutta, että onkin oikeastaan mielenkiintoisempaa kysyä, kuinka paljon protonia nopeammin valo oikeastaan kulkee. Vastaus tähän on 1/gamma^2*c=12.2 m/s eli 44 km/h. LHC:n 27 kilometrin renkaassa valolta kuluisi noin 37 minuuttia ottaa protoni kierroksella kiinni.