Author: Tapio Lampen

Posted on

Ensimmäisiä LHC-jälkikuvia kaikilla koeasemilla

Lisäys pe 12.9: Upeita kuvia Atlas- ja CMS-koeasemien kuvasivuilla!

Keskiviikko 10.9. oli valtaisa menestys. Alkuperäinen tavoite, protonien kierrättäminen myötäpäivään, saavutettiin reilun tunnin työskentelyn jälkeen. Iltapäivällä saatiin protoneita kierrätettyä toisen suihkuputken avulla myös vastapäivään.

Harjoittelu LHC-kiihdyttimen avulla jatkui vielä tämänkin jälkeen. Päivän saldoksi tuli 300 täyttä kierrosta kiihdyttimen ympäri, eli alkuperäinen tavoite saavutettiin 30 000%:sti! Yöllä harjoittelua jatkettiin vielä siten, että koeasemien vieressä olevia kollimaattoreita suljettiin, jolloin koeasemilla voitiin havaita niistä syntyviä hiukkassuihkuja.

Seuraavina tavoitteina LHC:lla on kierrättää samoja protoneita muutamien tuhansien, mahdollisesti satojen tuhansien kierrosten ajan. Koska suihku kulkee 11 000 kierrosta sekunnissa, tämä kestäisi vain muutamien sekuntien ajan. Sen saavuttaminen vaatii protonien synkronoimista kiihdyttimen RF-järjestelmän kanssa. Tämän jälkeen päästäänkin itse asiaan: voidaan mahdollisesti tehdä törmäyksiä 450 GeV:in energioilla (mahdollisesti jo lokakuussa), aloittaa protonien energian nostaminen SPS-kiihdyttimen 450 GeVistä 700 GeViin, ehkä 800 GeViin tai jopa 1 TeViin. Näköpiirissä on myös haasteita, kuten kiihdyttimen suprajohtavien magneettien ominaisuuksiin kuuluva snapback-efekti, joka aiheuttaa jo Tevatron-törmäyttimessä havaittua magneettikentän vaihtelua (tästä aiheesta teknisiä dokumentteja: 1 ja 2). Tämän jälkeen päästäänkin kurkistamaan alueelle, jonne ei koskaan aiemmin ole nähty: huikeille 5 TeV:in törmäysenergioille.

Eilisistäkin hiukkasista on jo upeita kuvia. Alla esimerkiksi CMS-koeasemalla havaittuja sekundaarihiukkasten ratoja. Tällaisista kuvista näemme pian sen, mitä LHC-kiihdytin maailmasta paljastaa!

CMS-koeasema ja sen havaitsemat sekundaarihiukkaset, jotka ovat syntyneet myötäpäivään kulkevan LHC-suihkun osuessa kollimaattoreihin.
CMS-koeasema ja sen havaitsemat hiukkaset, jotka ovat syntyneet myötäpäivään kulkevan suihkun osuessa kollimaattoriin.

Posted on

Protonisuihku kiertää LHC:ta 10. syyskuuta

(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-kiihdyttimen komentokeskus

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.

Posted on

Aivovientiä kiihdyttimeltä toiselle

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.

Yhteensopivuutta kymmenessä kertaluvussa

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.

Kuva jalkapalloilusta
Pian nähdään, onko kalibrointi kohdallaan… ( (c) Wikipedia)

Posted on

Paljon tietoa tyhjästä

LHC-kiihdytin tuottaa paitsi valtavan määrän protonien törmäyksiä, myös käsittämättömän suuren määrän mittaustietoa: saman verran kuin miljardi samanaikaisesti webissä surffailevaa ihmistä kuluttaisi. Tietomäärän oikea-aikainen siirtely ja käsittely vaatii sekin huipputekniikkaa. Tapio oli kahden viikon ajan CERNissä osallistumassa LHC-kokeiden yhteiseen tietojenkäsittelyharjoitukseen.

Kun LHC-kiihdytin käynnistyy, se tuottaa vastakkaisiin suuntiin kiihdytettyjen protonikimppujen törmäyksiä neljässä eri törmäyspisteessä parhaimmillaan 40 miljoonaa kertaa sekunnissa. Yksittäisten protonien törmäyksiä kertyy kaikkiaan 600 miljoonaa kappaletta sekunnissa. Jokaisesta törmäystapahtumasta kertyy talletettavaa tietoa yhden hyvälaatuisen digivalokuvan verran (noin 1 MB), joten LHC-kokeiden tietojenkäsittelyn haasteet ovat samaa suuruusluokkaa kuin miljardin valokuvan käsittely sekunnissa.

Gold-ion collision at STAR experiment
Kulta-atomien törmäyksen tuloksena syntyneiden hiukkasten ratoja yhdysvaltalaisen RHIC-laboratorion STAR-kokeessa. ( (c) STAR collaboration )

Kaikki valokuvat eivät kuitenkaan ole säästämisen arvoisia, eikä myöskään kaikkien törmäysten mittaustuloksia säästetä jatkokäsittelyä varten. Vain noin yksi kymmenesmiljoonasosa mitatusta tiedosta, noin 100 Megatavua sekunnissa, säilytetään jatkokäsittelyä varten. Continue reading “Paljon tietoa tyhjästä”