Author: Tapio Lampen

Posted on

Verkkokurssi Higgsin bosonin löytymisestä alkaa 8.2.2016!

Edinburghin yliopisto tarjoaa kaikille avoimen verkkokurssin Higgsin bosonin perusteista ja sen löytymisestä vuonna 2012. Tälle kurssille voi osallistua myös ilman sen kummempia perustietoja fysiikasta!

Kurssilla tutustutaan Higgsin bosonin teoreettiseen taustaan sekä
muihin alkeishiukkasiin, klassiseen mekaniikkaan, suhteellisuusteoriaan ja kvanttimekaniikkaan.

Valtaosa kurssista on ymmärrettävissä lukiotason matematiikan
avulla. Joissain videoluennoissa esiintyy yliopistotason matemaattisia käsitteitä, mutta kurssin pystyy silti suorittamaan vaikka nämä asiat eivät olisi entuudestaan tuttuja.

Linkki kurssille ja ilmoittautumiseen

Posted on

Katsaus Higgsin bosoniin ja tulevaisuudennäkymiin – luennoitsijoina P. Higgs ja F. Englert

Euroopan parlamentti järjestää tiistaina 27.11.2012 klo 16 Suomen aikaa huippuluokan luentotilaisuuden, jota voi seurata web-lähetyksenä. Luennoissa keskitytään työhön, jonka tuloksena Cernissä kesällä 2012 löydettiin uusi hiukkanen. Pääluennoitsijoita ovat professorit François Englert ja Peter Higgs, jotka johtivat vuonna 1964 sitä teoreettista tutkimusta, joka ennustaa Higgsin bosonin olemassaolo (sähköheikkovoiman spontaani symmetriarikko Brout-Englert-Higgs-mekanismin avulla). Muita esiintyjiä ovat Cernin pääjohtaja prof. Rolf Heuer, teoreettinen fyysikko prof. John Ellis sekä Dr. Steve Myers, Cernin kiihdytinosaston johtaja.

Luentotilaisuutta voi seurata tästä linkistä: http://bit.ly/10H7Z4w .

Samaan tilaisuuteen liittyen järjestetään Euroopan parlamentin Facebook-sivuilla chat professorien Englert ja Higgs kanssa. Chat järjestetään tiistaiaamuna klo 11:45 Suomen aikaa tällä sivulla: http://on.fb.me/WGBTqp .

Posted on

Jännittäviä hetkiä edessä

Hetken päästä, eli klo 15 Suomen aikaa tiistaina 13.12., CERNin webcast-palvelussa webcast.cern.ch alkaa lähetys, jossa julkistetaan vuoden 2011 tulokset standardimallin Higgsin bosonin etsinnöistä. Lähetyksen ohjelma on seuraava:

15:00 – 15:40 ATLAS-kokeen esitys
15:40 – 16:20 CMS-kokeen esitys
16:20 – 17:00 Yleisön kyselytilaisuus

Esitystä voi seurata myös Helsingissä Fysiikan tutkimuslaitoksen HIPin seminaarihuoneessa A315.

Noin klo 16:20 julkistetaan myös lehdistötiedote, joka löytyy tämän
linkin takaa. Julkistamista ennen linkki ei toimi. Lehdistötiedote on löytyy sekä englanniksi että suomeksi.

CERN on kertonut tuloksista jo etukäteen sen, että Higgsin bosonin etsinnässä on edistytty merkittävästi sitten kesän 2011 tulosten, mutta lopullisia päätelmiä Higgsin bosonin olemassaolosta tai olemattomuudesta ei vielä voida tehdä, tähän tarvitaan vielä enemmän

Tulosten julkistaminen jo näin nopeasti osoittaa, kuinka hyvin ja tehokkaasti LHC-kiihdytin, sen koeasemat sekä niihin liittyvät organisaatiot toimivat.

Lisätietoa mediassa:

  • Wikipedian artikkeli Higgsin bosonista
  • Uusi Suomi -verkkolehti
  • BBC:n artikkeli
    • Posted on

    Lyijyionien aika

    CERNin LHC-kiihdytin päätti vuoden 2010 protoni-protoni-törmäytyksensä, ja aloitti raskaiden ionien törmäyttämiset. CMS-koeasema rekisteröi ensimmäiset kahden lyijy-ytimen törmäytykset maanantain 8.11. vastaisena yönä, ja maanantai-iltapäivällä hiukkassuihkut saatiin vakautettua siten, että päästiin rutiininomaisesti tuottamaan useita tuhansia törmäyksiä. Näissä törmäytyksissä LHC:n synnyttämä törmäytysenergia oli 2,76 TeV kullekin nukleoniparille, mikä on 14-kertainen verrattuna toistaiseksi tehokkaimpaan RHIC-raskasionitörmäyttimeen.

    Lyijy-ytimien törmäytys CMS-kokeessa. Raskasionikokeissa syntyy useimmiten hyvin suuri määrä jälkiä.

    Protonien vaihtuminen lyijy-ytimiin merkitsi uusia haasteita sekä kiihdyttimelle että koeasemille. Koeasemien kannalta näkyvin ero protonitörmäytyksiin on se, että lyijytörmäytyksissä syntyy kertaluokkia enemmän jälkiä, mikä tekee niiden havaitsemisesta ja jälkien erottelemisesta vaikeampaa. Tapahtumien syvälliseen tulkitsemiseen tarvitaan toki tietokonetta, mutta visuaalisena elämyksenä raskaiden ionien törmäytyskuvat ovat kerrassaan huikaisevia!

    Linkki CMS-kokeen lehdistötiedotteeseen. Tiedotteen lopussa on myös suomenkielinen tiedote, tässä suora linkki.

    Linkki reaaliaikaiseen CMS:n törmäysnäyttöön: katso, mitä juuri tällä hetkellä tapahtuu!

    Posted on

    Odottamaton havainto CMS-kokeella

    CMS-koe julkisti tänään tiistaina 21.9. uuden tieteellisen havaintonsa, joka viittaa uusiin ilmiöihin protoni-protoni-törmäyksissä. CERN järjesti aiheesta tiistai-iltana seminaarin, jota seurattiin Helsingissäkin webcast-lähetyksen avulla. Havainnosta julkistettiin myös lehdistötiedote.

    Havainnoissa on lyhyesti kyse siitä, että 7 TeV:n energialla tuotetussa protoni-protoni-törmäytyksessä saattaa syntyä useita kymmeniä tai jopa satoja varattuja hiukkasia, ja näiden hiukkasten suuntajakaumassa on nyt havaittu odottamattomia piirteitä. Suuntajakauma kertoo törmäyspisteessä ja sen välittömässä läheisyydessä tapahtuvista ilmiöistä, ja heijastaa siten hiukkasten välisten perusvuorovaikutusten ominaisuuksia. CMS-koe on tämän havainnon myötä siirtynyt jo tunnettujen ilmiöiden kartoittamisesta uusien löydösten tekemiseen.

    Kuva: 7 TeV:n protoni-protoni-törmäytyksissä saattaa joskus syntyä runsaasti varauksellisia hiukkasia, tässä kuvassa yli 100 kappaletta

    Samankaltaisia piirteitä on aikaisemmin havaittu yhdysvaltalaisella RHIC-raskasionitörmäyttimellä, jossa ilmiön on tulkittu johtuvan kuuman ja tiheän aineen olomuodon muodostumisesta. Protonitörmäytyksissä ilmiötä ei ole aiemmin havaittu, ja sen alkuperälle on vielä tässä vaiheessa useita mahdollisia selityksiä.

    LHC-törmäytin jatkaa protonien törmäyttämistä vielä lokakuun loppuun, ja sen jälkeen aloittaa raskasionitörmäytysten tuottamisen. On mielenkiintoista odottaa, vahvistavatko muut koeasemat (esim. ALICE ja ATLAS) lähiviikkoina CMS:n havainnon.

    CMS on toinen LHC:lle rakennetuista suurista koeasemista, jolla voidaan laaja-alaisesti etsiä uusia fysiikan lmiöitä. Se on suunniteltu havaitsemaan erilaisia hiukkasia ja ilmiöitä LHC:lla aikaansaaduissa protoni-protoni- ja raskasionitörmäyksissä. Näin haetaan vastauksia kysymyksiin: ”Mistä maailmankaikkeus koostuu ja minkälaiset voimat vaikuttavat sen sisällä?” ja “ Mikä aiheuttaa aineen massan?”. Nyt tehdyt havainnot osoittavat, että CMS on valmis havaitsemaan uusia ilmiöitä, tarkistamaan havaintonsa huolellisesti ja raportoimaan niistä tieteellisissä julkaisuissa.

    Linkki 1: CMS:n tiedotussivu sekä tiedotteen suomennos.

    Linkki 2: julkaistu artikkeli Observation of Long-Range Near-Side Angular Correlations in Hadronic Interactions

    Posted on

    LHC:n ensimmäiset 7 TeV:n törmäykset

    Tiistai 30.3.2010 jää historiaan päivänä, jolloin ihmiskunta aloitti aineen perusominaisuuksien tutkimisen aikaisemmin kartoittamattomalla energia-alueella. LHC-kiihdytin tuotti ensimmäiset 7 TeV:n protoni-protonitörmäytykset, ja myös käynnisti saman tien niiden rutiininomaisen tuottamisen. Blogissa raportoimme nyt tunnelmista LHC:n Point 5:lta, CERNin rakennuksesta 40 (“fyysikkorakennus”, jossa on selkeä CMS- ja Atlas-rajalinja), sekä Helsingin Kumpulasta.

     

    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.

    Panja operoimassa CMS detektoriaKuva 1: Panja Luukka CMS-ilmaisimen valvomossa onnistuneiden ensimmäisten hiukkastörmäysten jälkeen.

    ShamppanjaaKuva 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.

    Kuva 4: Helsingissä seurattiin tapahtumia viideltä näytöltä, vasemmalla meneillään CERNin pääjohtajan Rolf Heuerin haastattelu
    Kuva 5: Aplodeerausta Helsingissä ensimmäisten törmäyskuvien ilmestyttyä seinälle

    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!

    Linkki CERNin lehdistötiedotteeseen

    Point 5:lta raportoi Panja Luukka, rakennus 40:stä Mikko Voutilainen ja Kumpulasta Tapio Lampén.

    Posted on

    Kohti uutta fysiikkaa

    LHC-kiihdytin aloittaa ensimmäisen pitkän mittausrupeamansa tiistaina 30.3.2010 törmäyttämällä protoneja ennätyksellisellä 7 TeV:n energialla. Cerniin kerääntyy yli sata tiedotusvälineiden edustajaa raportoimaan koeasemien havainnoista, ja tilaisuutta voi seurata Helsingistäkin käsin. Alkava mittausjakso kestää 18-24 kuukautta ja aloittaa uuden energia-alueen systemaattisen kartoittamisen.

    Kuva 1: LHC:n 3,5 TeV:n protonisuihkujen tilanne 25.3.2010

    Cernin pääjohtaja Rolf Heuer kertoi tiistain lehdistötiedotteessaan, että 3,5 TeV:n hiukkassuihkuja on nyt nyt opittu käsittelemään rutiininomaisella tavalla, ja että suihkuja aletaan törmäyttää keskenään tiistaina 30.3.2010 alkaen klo 10. Törmäytysten ensimmäisiä vaiheita voi seurata koko päivän ajan Helsinkiin perustettavassa CMS-keskuksessa (vapaa pääsy), sekä myös Cernin webcast-lähetyksenä.

    “Kahden 3,5 TeV:n protonisuihkun avulla olemme todellakin LHC:n fysiikan tutkimusohjelman kynnyksellä”, toteaa Cernin kiihdytinteknologian johtaja Steve Myers. Hän myös korostaa, että “paljon työtä tarvitaan vielä ennen törmäytyksiä – jo pelkkä protonisuihkujen kohdistaminen on kuin Atlantin vastakkaisilta puolilta ampuisi neuloja vastakkain”. Myersin mukaan ennen törmäysten aloittamista suihkujen ohjausjärjestelmille ja ilmaisimien suojajärjestelmille joudutaan vielä suorittamaan perusteellinen käyttöönottokatsastus, sillä LHC on ainutlaatuinen laite, jonka käyttöönotto on pitkä, asteittain etenevä prosessi.

    vaihtoeht teksti
    Kuva 2: Fermilabin ja SLACin yhteisesti julkaiseman Symmetry-lehden artikkeli kertoo havainnollisesti, mitä yksityiskohtia törmäystapahtumasta voidaan nähdä

    Syksyllä 2008 LHC:n ensimmäiset hiukkassuihkut saatiin kiertämään yllättävän ripeästi, jo muutamassa tunnissa. Myös ensimmäiset hiukkastörmäykset voidaan tiistaina 30.3. saada ensimmäisen tunnin, parin kuluessa, mutta tähän voi myös kulua paljon pidempikin aika. Kun Cern edellisen kerran otti käyttöön suuren hiukkaskiihdyttimen, LEPin (Large Electron Positron collider) vuonna 1989, kesti kolme päivää ensimmäisten törmäytysten synnyttämiseen. Mikäli törmäyksiä ei LHC:ssa saada aikaan tiistaina 30.3., mediatapahtumaa jatketaan samassa laajudessa vielä keskiviikkonakin 31.3.

    Kuva 3: LHC-tunnelin huolto- ja tarkastustöissä käytettävät menopelit ovat saaneet lepovuoron protonisuihkujen kiertäessä tunnelissa
    Posted on

    Mustia autoja ja hiukkasrockia LHC:n vihkiäisissä

    Tiistai 21.10. ei ollut CERNissä tavallinen tiistai — Ranskan ja
    Sveitsin raja CERNin lähellä oli suljettu kuten myös CERNiä
    ympäröivät tiet, poliisimoottoripyörien johtamat mustien autojen saattueet
    singahtelivat ympäriinsä, ja kaikissa seudun liikenneympyröissä
    (ja niitähän Ranskassa riittää!) oli poliisi ohjaamassa liikennettä. Oli LHC-kiihdyttimen virallinen avajaispäivä, ja paikalla oli 1500 korkea-arvoisaa vierasta, mm. Sveitsin liittopresidentti Pascal Couchepin sekä Ranskan pääministeri François Fillon. Suomen valtuuskuntaa johti ulkoasiain alivaltiosihteeri Esko Hamilo.

    VIP-henkilöiden saattue CERNissä
    Harvinainen näky CERNin alueella: moottoripyöräpoliisin johtama saattue [(©) TL]

    Aamupäivällä delegaatiot kiertelivät tutustumassa LHC-kiihdyttimeen ja
    koeasemiin, jotka oli tapahtumaa varten kytketty pois päältä. Suomen ja Ranskan delegaatiot kävivät tutustumassa mm. CMS-koeluolaan sekä sen kohdalla kulkevaan osaan LHC-tunnelia.

    Ranskan pääministeri François Fillon LHC-tunnelissa
    Ranskan pääministeri François Fillon tutustuu LHC-tunneliin ja CMS-koeasemaan Jim Virdeen johdolla [(©) CERN]

    Iltapäivällä ohjelma jatkui virallisella vihkiäisseremonialla, joka lähetettiin webcast-lähetyksenä. Tilaisuudessa kerrattiin LHC-projektin historia, ja kuultiin monia rohkaisevia puheita. François Fillonin puheen tiivistelmänä voi pitää seuraavaa lausetta, jonka hän myös kirjoitti CERNin vieraskirjaan:

    “Le CERN et singulièrement le LHC constitue la plus grande expérience scientifique ce siècle et symbolise l’existence d’une civilisation humaine“.

    Puheista omakohtaisimman piti CERNin tutkijanakin aiemmin toiminut Portugalin tiede- ja opetusministeri, professori Jose Mariano Gago. Seremonian loppupuolella kukin jäsenvaltioiden edustaja allekirjoitti muistolaatan, minkä jälkeen delegaatit nauttivat syntyperäisen parmalaisen kokin Ettore Bocchian laatiman molekyyligastronomisen juhlaillallisen, joka oli valmistettu mm. nestetypen avulla.

    VIP-vieraiden lähdettyä alkoi LHC-magneettien kokoonpanohalliin rakennetussa Nobel-näyttelytilassa LHCFest, henkilökunnalle tarkoitettu 3.000 hengen juhla. Illan itseoikeutettu esiintyjä oli LHC eli Les Horribles Cernettes, maailman ensimmäinen musiikkia www:ssä julkaissut bändi, joka päätti huikaisevan esityksensä tuttuun Collider-kappaleeseen, jonka sanat ovat jo vuodesta 1994 kertoneet oman näkemyksensä siitä, millaisella innolla LHC-kiihdytintä on rakennettu.

    LHC - Les Horribles Cernettes vihkimässä LHC-kiihdytintä
    Les Horribles Cernettes vihkimässä LHC-kiihdytintä [(©) TL]

    CERNin lukuisista muista bändeistä esiintyivät myös Canettes Blues Band ja CERN Jazz Club Reunion. Illan — ja LHC:n miltei 25 vuotta kestäneen suunnittelu- ja rakennusvaiheen — kruunasi vielä live-esitys YouTube-maailmanmaineeseen nousseesta rap-hitistä “Large Hadron Rap“, esittäjänä Alpine Kat itsensä LHC-projektin johtajan Lyn Evansin tukemana.

    Alpine Kat räppää yhdessä LHC-projektin johtajan Lyn Evansin kanssa
    Alpine Kat räppää yhdessä LHC-projektin johtajan Lyn Evansin kanssa [(©) CERN]

    Posted on

    LHC:n avajaisseremonia

    Tänään tiistaina 21.10.2008 on LHC-kiihdyttimen viralliset avajaiset, joihin osallistuu valtionpäämiehiä sekä muita korkea-arvoisia vieraita. Tässä valtioneuvoston tiedote 319/2008.

    Avajaisseremoniat lähetetään webcast-lähetyksenä klo 14-18. Myöhemmin illalla, klo 22:30 alkaen, on lähetys illalla pidettävästä vapaamuotoisemmasta LHC-Fest-juhlasta (ajat Suomen aikaa).

    Lisää tietoja sekä omakohtaisia kokemuksia tilaisuudesta tulossa blogiin pikapuoliin!

    Posted on

    Yleisöluento Helsingin yliopistolla: LHC – ikkuna maailmankaikkeuteen

    Lauantaina 25. lokakuuta 2008 klo 10-12:45 järjestetään kaikille avoin
    juhlaseminaari Helsingin yliopiston päärakennuksessa. Seminaarin ohjelma:

    • 10:00 – 10:45 David Milstead (yliopistolehtori, Tukholman yliopisto)
      LHC, Higgs and beyond (englanniksi)
    • 10:45 – 11:30 Anne Green (yliopistolehtori, Nottinghamin yliopisto)
      Dark matter and LHC (englanniksi)
    • 11:30 – 12:00 Kahvitarjoilu
    • 12:00 – 12:45 Paula Eerola (professori, Helsingin yliopisto)
      Suomalainen tutkimus LHC:llä – miksi, mitä ja miten?