Ensimmäiset törmäykset siirtyvät vuodelle 2009

LHC-kiihdyttimen uudelleenkäynnistäminen siirtyy ensi vuoden puolelle, joten ensimmäisiä törmäyksiä saadaan odottaa vielä jonkin aikaa.

LHC-kiihdyttimen sektorin 3-4 suureen heliumvuotoon liittyvät tutkimukset viittaavat siihen, että syynä oli kahden magneetin välisen sähköliitoksen pettäminen. Vaurioiden kartoittamiseksi kyseinen sektori täytyy lämmittää huoneenlämpötilaan ja vaurioituneet magneetit avata tutkimuksia varten. Tähän kuluu kolmesta neljään viikkoa.

LHC dipolimagneetti
Kuva: LHC dipolimagneetti. Mahdollinen syy heliumvuodolle oli kahden dipolimagneetin välisen sähköliitoksen läpilyönti, joka poltti reiän heliumputkeen ja päästi kaasua vuotamaan tyhjiöeristykseen. Lisääntynyt lämpökuorma kiehautti heliumin, joka vuoti LHC-tunneliin. [(C) CERN]

“Heti erittäin menestyksekkään LHC-kiihdyttimen käynnistämisen jälkeen tämä on epäilemättä psykologinen isku”, sanoi CERNin pääjohtaja Robert Aymar. “Siitä huolimatta, LHC:n menestys ensimmäisten hiukkassuihkujen käsittelyssä on todistus vuosikausien erittäin perusteellisista valmisteluista sekä CERNin kiihdytinkompleksin rakentaneiden ja sitä operoivien ryhmien taidoista. En epäile yhtään, etteikö tätäkin ongelmaa selvitettäisi samalla huolellisuudella ja antaumuksella.”

Tutkimusten ja huoltotöiden vaatima aika estää LHC-kiihdyttimen uudelleenkäynnistyksen ennen CERNin pakollista talvihuoltoseisokkia, joten kiihdytinkompleksin uudelleenkäynnistys siirtyy alkukevääseen 2009. LHC-kiihdyttimen hiukkassuihkut seuraavat sitten perästä.

Hiukkaskiihdyttimet kuten LHC ovat ainutkertaisia laitteita, jotka on rakennettu viimeisimmällä teknologialla. Kukin on oma prototyyppinsä ja hankaluudet käynnistysvaiheessa ovat aina mahdollisia.

“LHC on hyvin monimutkainen ja mittakaavaltaan valtava instrumentti, joka puskee teknologian rajoja monella alueella,” sanoo Peter Limon, joka vastasi maailman ensimmäisen suuren mittakaavan suprajohtavan kiihdyttimen, Yhdysvaltalaisen Fermilabin Tevatron-kiihdyttimen, käyttöönotosta. “Silloin tällöin sattuu toiminnan keskeyttäviä pidempiä ja lyhempiä välikohtauksia, erityisesti alkuvaiheessa.”

CERN on saanut vastaavia kannustavia lausuntoja useilta laboratorioilta, mukaan lukien Saksan DESY, jossa 1992–2007 toimi suprajohtava kiihdytin HERA.

“Me olemme DESY:ssä seuranneet LHC:n käyttöönottoa hyvin innostuneina ja olemme erittäin vaikuttuneita ensimmäisen päivän menestyksestä,” sanoo Albrecht Wagner, DESY:n johtaja. “Luotan, että kollegamme CERNissä selvittävät ongelman nopeasti ja jatkamme heidän tukemistaan niin paljon kuin pystymme.”

Haaveri sektorilla 3-4

LHC-kiihdyttimen odotetut ensimmäiset törmäytykset ovat toistaiseksi siirtyneet ainakin parilla kuukaudella sektorilla 3-4 tapahtuneen laiterikon takia.

Kiihdyttimen ylösajon yhteydessä perjantaina 19.9. puoliltapäivin LHC tunneliin vuoti suuri määrä heliumia sektorilla 3-4. Kiihdyttimessä ei ollut hiukkassuihkua, vaan dipolimagneeteissa kulkevaa virtaa oltiin nostamassa 5 TeV:n energiaa vastaavalle tasolle niiden testaamiseksi. Alustavien tutkimusten mukaan todennäköinen syy vuodolle oli kahden magneetin välinen viallinen sähköliitos, joka suli suuren virran takia ja johti laitteiston mekaaniseen pettämiseen. Tunnelissa ei CERNin tiukkojen turvamääräysten takia ollut vahingon sattuessa ketään, joten ihmiset eivät missään vaiheessa olleet vaarassa.

LHCn viimeisimpien liitosten hitsaus
Kuva: LHC:llä pettänyt komponentti on ilmeisesti yksi tuhansista dipolimagneettien välisistä sähköliitoksista, joita tässä hitsataan kiinni. [(c) CERN]

Ongelman täydellinen tutkinta on vielä kesken, mutta jo tässä vaiheessa on selvää, että sektori joudutaan lämmittämään korjausten suorittamiseksi. Tämän seurauksena LHC-kiihdyttimen aikataulu viivästyy vähintään kaksi kuukautta. Vastaavat sähköliitosten viat eivät ole harvinaisia tavallisille sähkömagneeteille, mutta normaalilämpötilassa korjaukset pystyttäisiin suorittamaan muutamassa päivässä.

Heliumvuoto ei ole ensimmäinen lastentauti LHC:llä sitten ällistyttävän nopeasti onnistuneen käynnistyksen keskiviikkona 10.9., mutta toistaiseksi vakavin. Aiemmin LHC:lle tuotti ongelmia heti hyvän alun jälkeen hajonnut muuntaja, joka piti kiihdyttimen suljettuna vajaan viikon. Tästä kuitenkin selvittiin suhteellisen nopeasti, kun tilalle saatiin asennettua CMS-kokeelta varamuuntaja.

LHC-kiihdyttimen nopea alkupyräys herätti toiveita, että törmäyksiin voitaisiin edetä jopa muutamissa viikoissa. Kuten Science-lehti asiaa kuvasi: “10. syyskuuta CERNin fyysikot saavuttivat leuat loksauttavan menestyksen, kun he saivat LHC-kiihdyttimen toimimaan samassa ajassa, joka tavalliselta taavolta menisi saada tietokone ulos laatikosta ja käyntiin.”

Viimeisin vastoinkäyminen on tutkijoiden kannalta harmillinen, muttei aivan odottamaton tämän kokoluokan projektissa. Kun myöskin suprajohtavaa teknologiaa käyttävä Fermilabin Tevatron-kiihdytin aloitti 80-luvulla, vastaavia ongelmia oli vastassa yhtenään. Nyt ollaankin palaamassa takaisin realistisempiin odotuksiin, eikä törmäyksiä välttämättä nähdä vielä tämän vuoden puolella.