Suorana CERNistä, LHC:n hiukkassuihku 1 on juuri tehnyt ensimmäisen täyden kierroksen hieman ennen klo 10:30 (CERN, GMT+2) raikuvien aplodien saattelemana!
Kuva: Hiukkassuihku on kiertänyt ensimmäisen täyden kierroksen ja osunut uudelleen suihkumonitoriin. [LHC logbook]
Kuva: Olisiko Higgs jäänyt tänne kiinni? [(C) CERN]
Hiljattain ilmestyneessä Tekniikka & Talous -lehdessä esitettiin joukko kysymyksiä hiukkasfyysikolle, aiheena LHC ja CERNissä tehtävä tutkimus. Mikä on Higgsin hiukkanen ja miksi se on niin tärkeä? Entä jos sitä ei löydykään? Näihin ja moniin muihin kysymyksiin voi etsiä vastausta lehden nettijulkaisusta:
http://www.tekniikkatalous.fi/tk/article120091.ece
Lisää kysymyksiä voi myös esittää blogin kommenteissa!
CERNin tiedetoimittaja Katie McAlpine, tunnettu myös taiteilijanimellä Alpine Kat (alppikissa 
), räppää LHC:stä selittäen niin kiihdyttimen ja sen kokeiden toiminnan kuin niiden tutkiman fysiikankin yleistajuisella tavalla. Katien vapaa-ajallaan tuottamasta LHC-räpistä on tullut todellinen internet-ilmiö ja se on kerännyt YouTubeen jo yli 300.000 kävijää. Vaikka englanti ei olisikaan aivan hallussa, voi oheisella videolla silti nauttia hyvästä rytmistä ja näyttävistä arkistovideoista.
Lisää CERNistä kertovia videoita YouTubesta löytyy CERNTV:n kautta.
(tekstiä muokattu 27.8.2008)
LHC:n käynnistyspäivämääräksi on päätetty 10.9.2008. CERN julkisti tämän päätöksen torstaina 7.8. Tuolloin protonit saadaan ensimmäisen kerran kiertämään täyttä ympyrärataa LHC-kiihdyttimen ympäri. Seuraa LHC:n lähtölaskentaa täältä!
LHC:n kaltaisen laitteen käynnistäminen ei tapahdu yhdellä rysäyksellä. Syyskuun 10. päivä harjoitellaan protonien kierrättämistä aluksi myötäpäivään. Vastapäivään kierrättäminen on vuorossa seuraavaksi. Mikäli kaikki sujuu ongelmitta, protonit kiertävät LHC:ta tuolloin 450 GeV:n energioilla. Tapahtumaa voi seurata televisiosta sekä myös CERNin webcast-linkistä.
LHC-kiihdyttimen käynnistymisen aikataulusta ei ole vielä varmaa tietoa, mutta ainakaan joissain lähteissä mainittuun heinäkuuhun ei ehditty. Projektilla ei ole ollut mitään suurempia ongelmia, mutta kiihdyttimen kahdeksan sektorin jäähdyttäminen 1,9 kelvinin käyttölämpötilaan vie useita viikkoja. Kyseessä on sentään maailman suurin ja kylmin pakastin!
Kuva: LHC:n jäähdytystilanne 30.7.2008. Kaikki sektorit lähestyvät hyvää tahtia 1,9 kelvinin käyttölämpötilaa ja ainoastaan sektorissa 7–8 on muutamia magneetteja yli 4,5 kelvinin lämpötilan. Klikkaamalla kuvaa näet tämänhetkisen tilanteen.
Tällä hetkellä jäähdytysoperaatio alkaa olla loppusuoralla. Seuraavaksi vuorossa on noin 1400 vaihtelevan tasoista käyttöönottotestiä. Näihin kuuluu sähköliitäntöjen toimivuuden varmistus, sillä osat kutistuvat kylmetessään; turvajärjestelmien testaaminen yksitellen; virran kytkentä magneetteihin, ensin yksitellen ja sitten ryhmissä.
Käyttöönottotestien jälkeen kiihdyttimellä tehdään muutamia kuivaharjoituksia, joissa kiihdyttimen käyttöä harjoitellaan normaaliin tapaan, mutta ilman hiukkassuihkua. Samoihin aikoihin koeasemat suljetaan ja viimeiset turvajärjestelmät testataan, jotta kukaan ei voi vahingossa eksyä tunneleihin kiihdyttimen ollessa käynnissä.
Kaiken muun ollessa valmista aloitetaan hiukkassuihkun kierrättäminen ympäri 27 kilometrin mittaista rengasta ja laitteiston hienosäätäminen. Tämä onkin vaativa ja työläs osuus käyttöönottoa, sillä 99,9999% valonnopeudesta kiitävä hiukkassuihku täytyy saada pysymään radallaan 0,3 millimetrin tarkkuudella ja menemään koeasemien kohdalla läpi 0,03 millimetrin säteisestä neulansilmästä. Tähän tarkkuuteen verrattuna suihkujetin lentäminen täydellä vauhdilla läpi Englannin kanaalin tunnelista olisi lastenleikkiä!
Tämän vuoden ensimmäiset ajot tehdään 5+5 teraelektronivoltin energialla, joka on hieman matalampi kuin suunniteltu 7+7 TeV energia. Syynä tähän on muutamien magneettien vaatima uudelleenharjoitus, joka vie useita viikkoja ja suoritetaan siksi vasta jouluseisokin aikaan.
Suunnitelmat ovat vielä toistaiseksi liikkeessä, mutta ainakaan merkittäviä ongelmia ei vielä ole tullut vastaan. Loppukesän aikana pitäisi alkaa tapahtua, joten seuraa blogia!
Viiden vuoden uurastukseni väitöskirjatyön parissa on nyt päätöksessä ja sen palkintona tutkijan “ajokortti” eli tohtorin tutkinto. Oikeastaan tutkinto myönnetään virallisesti vasta muutamia viikkoja myöhemmin, mutta tutkinnon tärkein tulikoe, väitöstilaisuus, on jo kunnialla suoritettu. Jopa kahteen otteeseen! Lue lisää
LHC-kiihdytin ja sen kokeet houkuttelevat fyysikoita maailman joka kolkasta, ja erityisesti Chicagon lähistöllä olevasta Fermilab-laboratoriosta, jonka D0- ja CDF-kokeet lopettelevat vähitellen toimintansa LHC:n käynnistymisen myötä. Yksi esimerkki muuttoliikkestä on Sveitsiin muuttanut blogimestarimme Mikko, jonka työ D0-kokeessa huipentui TKK:n väitöstilaisuuteen.
Mikko on tehnyt viimeiset neljä vuotta Chicagon D0-kokeessa väitöskirjaa hiukkasryöppyjen energiamittauksista. Väitöskirja hyväksyttiin TKK:lla 1.7.2008 olleessa väitöstilaisuudessa. Mikon mukana siirtyy tärkeää käytännön osaamista CERNin CMS-kokeeseen.
Väitöstilaisuus alkoi asiaankuuluvalla tavalla: frakkiin pukeutuneet väittelijä, kustos ja vastaväittäjä saapuivat saliin, ja yleisö nousi seisomaan. Kustoksen, TKK:n professorin Rainer Salomaan alkusanojen jälkeen Mikko piti aluksi 20 minuutin yleisesitelmän eli lectio precursorian, jonka jälkeen vastaväittäjä, Sveitsin ETH Zurich -korkeakoulun professori Günther Dissertori piti oman 10 minuutin yleisesitelmänsä, jonka jälkeen päästiin itse asiaan: yksityiskohtaiseen väitöskirjan tarkastamiseen ja siinä esiintyvien asioiden tenttaamiseen.
Kahden tunnin innostuneen väittelyn jälkeen vastaväittäjä piti loppupuheenvuoronsa, joka loppui yleisön odottamiin sanoihin: “suosittelen väitöskirjan hyväksymistä”. Kustos vielä tarkisti, ettei yleisöllä ollut väitöksestä mitään huomautettavaa, minkä jälkeen hän julisti tilaisuuden päättyneeksi, ja päästiin nauttimaan kakkukahveista helpottuneissa tunnelmissa.
Nyt jäämme jännittyneinä odottamaan, onko Mikon tuoma kalibrointitaito se ratkaiseva maali joka siirtää CMS-kokeen 1-0 johtoon Higgsin hiukkasen metsästyksessä.
Pian nähdään, onko kalibrointi kohdallaan… ( (c) Wikipedia)
Kuva 1. CMS-kokeen piinauhailmaisimia kiinnitettynä hiilikuidusta valmistettuun tukirakenteeseensa.
Hiukkassäteilyn aiheuttamat kidevirheet vaikuttavat jälki-ilmaisimien toimintaan samoin kuin jos digikameran kuva alkaisi pikkuhiljaa muuttua rakeiseksi ja lopulta häviäisi kokonaan kohinaan samaan tapaan kuin telkkarin kuva silloin kun kanavaa ei ole kunnolla viritetty.
Säteilyn aiheuttamat vauriot vaikuttavat pii-ilmaisimen ominaisuuksiin kolmella tavalla. Ensinnäkin ilmaisimen vuotovirta kasvaa sitä enemmän, mitä enemmän sitä säteilytetään. Tämä vaikuttaa suoraan “kuvan rakeisuuteen”. Lisäksi kulutettu teho on yhtä kuin jännite kertaa virta, ja LHC koeasemineen tarvitsee yhtä paljon sähköä kuin Geneven kaupunki yhteensä. Vuotovirran tuottama teho muuttuu lämmöksi, joka on pakko jollain tavalla johtaa pois sata metriä maan alla sijaitsevasta koeasemasta. Muussa tapauksessa CMS ja ATLAS alkaisivat hyvin nopeasti muistuttaa saunan kiuasta. Jokainen jääkaappinsa kanssa kesäkuumalla tuskaillut tietää, miten hankalaa jäähdytys voikaan olla. Lue lisää
Dr. Duccio Abbaneo CERNistä pitää yleisesitelmän “LHC and its detectors: the frontier of particle physics” Helsingin yliopistolla, Physicum-rakennuksessa salissa A315 tiistaina 17.6 klo 10.15. Tarkka osoite on Gustaf Hällströmin katu 2.
LHC-kiihdyttimen koeasemat, CMS, ATLAS, ALICE ja LHCb muistuttavat perusrakenteeltaan toisiaan. Kaikissa näissä koeasemissa on pii-ilmaisimista koottu jälki-ilmaisin (englanniksi tracker) lähimpänä hiukkassuihkujen törmäyskohtaa.
Teoreettiset laskut ennustavat, että LHC pystyy tuottamaan Higgsin hiukkasen ainoastaan yhden kerran sadasta miljardista protonisuihkujen törmäyksestä ja tämän vuoksi LHC:ssä törmäytetäänkin hiukkasia 40 MHz taajuudella. Tällöin voidaan muutamassa vuodessa kerätä riittävästi tietoa, jota analysoimalla voidaan osoittaa Higgsin hiukkasen olemassaolo tai mahdollisesti se, ettei sitä olekaan.
Kaikista törmäystapahtumista vain murto-osa pystytään tallentamaan. Suurin osa poisheitetyistä törmäystapahtumista on kuitenkin ilmiöitä, jotka jo hallitsemme ja valintamekanismi pitää huolen, että mahdollisimman paljon kiinnostavista törmäystapahtumista tallennetaan. Mutta! Jokainen törmäys – tallennettu tai ei – tuottaa hiukkassäteilyä, joka vaurioittaa koeasemien mittalaitteita. Kovimmalle säteilyrasitukselle joutuvat hiukkasten ratoja mittaavat jälki-ilmaisimet, koska ne ovat lähimpänä protonisuihkujen törmäyskohtaa. Niinpä CMS-kokeeseen osallistuvan suomalaisryhmän eräs tärkeä tutkimusaihe on pii-ilmaisimien säteilynkeston parantaminen ja siihen tähtäävä perustutkimus. Lue lisää
