Maailman tehokkaimman hiukkaskiihdyttimen törmäykset viimein käyntiin

Kello 13:06 törmäsivät 3,5 TeV:n energialla kiitävät protonisuihkut ensimmäisen kerran toisiinsa Euroopan hiukkastutkimuskeskuksen CERNin uudessa LHC-kiihdyttimessä. Törmäykset rekisteröitiin neljällä mittausasemalla ja tuloksia aletaan analysoida välittömästi eri puolilla maailmaa.

Koetta on valmisteltu 20 vuotta ja viimeinen puolitoista vuotta on ollut erityisen turhauttavaa aikaa esimerkiksi väitöskirjan aineistoa kerääville nuorille tutkijoille. Laite käynnistettiin syyskuussa 2008 mutta yhteen johdinliitokseen tullut vika romutti kokeen ja johti pitkään korjausurakkaan. Nyt kaikki näyttää viimein toimivan ja kokeita on tarkoitus jatkaa puolitoista-kaksi vuotta yhteen menoon.

Suuria mittausasemia on neljä: ALICE, ATLAS, CMS ja LHCb. CMS-asemalla tehtäviin tutkimuksiin osallistuu suomalaistutkijoita Fysiikan tutkimuslaitoksesta HIPistä, Helsingin yliopistosta ja Lappeenrannan teknillisestä yliopistosta. Jyväskylän yliopisto on mukana ALICE-kokeessa ja Helsingin yliopistossa on myös TOTEM-ryhmä.

LHC-kiihdytin on suunniteltu 14 TeCV:n törmäysenergialle, mutta nyt alkaneella mittausjaksolla energiaa ei nosteta yli 7 TeV:n. Tätä korkeammat energiat vaativat parannuksia laitteistoon, joihin ryhdytään vasta seuraavalla tauolla.

Nyt käytössä oleva törmäysenergia on suurempi kuin millään aiemmalla hiukkaskiihdyttimellä, joten odotettavissa on uusia ja toivottavasti odottamattomia hiukkasia ja ilmiöitä. Odotettujakin hiukkasia saa toki tulla, esimerkiksi ns. Higgsin hiukkanen, joka täydentäisi alkeishiukkasten tämänhetkisen valtateorian. Muita odotettuja hiukkasia ovat supersymmetriset hiukkaset ja pimeän aineen hiukkaset.

LHC:n massiiviset kokeet tuottavat vuodessa yhteensä yli 15 petatavua dataa (petatavu = 10exp15 tavua). Jos tämä tieto tallennettaisiin CD-levyille, levyistä rakennettu torni olisi noin 20 kilometrin korkuinen. Tarvittavan laskenta- ja tallennuskapasiteetin keräämiseksi käytetään ns. grid-teknologiaa. Grid on laskentaresurssien ja muiden palvelujen muodostama verkko, joka tarjoaa näitä palveluja virtuaaliorganisaatioille.

Suomessa yliopistojen ja tutkimuslaitosten Funet-verkkoa operoiva Tieteen tietotekniikan keskus CSC hankki hiukkastörmäyttimen tiedonsiirtoa varten suoran 10-Gbit/s valopolkuyhteyden CSC:n kautta Helsingin yliopiston Kumpulan tiedekampukselle. Kyseessä on Suomen tehokkain tutkimuskäyttöön rakennettu tiedonsiirtoyhteys.

(YLE tiede, Helsingin yliopisto, CERN)