LHC:llä edistystä

CERN:in LHC-kiihdytin aloitti muutama viikko sitten fysiikka-ajot uudella ennätysenergialla 3.5 TeV per biimi, mutta luminositeetti oli silloin hyvin vaatimaton. Luminositeetti on energian ohella se toinen tärkeä kiihdyttimen ”hyvyyttä” kuvaava tunnusluku ja tarkoittaa käytännössä kiihdyttimen nopeutta tuottaa törmäyksiä kokeille. LHC:n kohdalla luminositeetti oli aluksi kymmenisen törmäystä sekunnissa, mikä on hyvin vaatimaton määrä kun ajattelee, että LHC on suunniteltu ainakin teoriassa pystyvän sellaisiin luminositeetteihin, että miljardi törmäystä rekisteröityy kokeissa joka sekuntti. Tämä törmäystiheys on jo niin suuri, että edellisten törmäysten hituromu ei ehdi pois alta ennen kuin uusi törmäys tapahtuu.

LHC:llä on kiire saada luminositeetti ylös koska sen rakas vihollinen, Fermilabin vuonna 1983 valmistunut Tevatron kiihdytin, on pitkään toiminut alemmalla 1 TeV energialla, mutta vuosien aikana se on saanut luminositeetin ylös. Not even wrong -blogi postasi muutama viikko sitten statusraportin, että Tevatron saavutti juuri luminositeetiennätyksen 4 x 10^32 cm^-2s^-1. Syy uudelle ennätykselle jäi kuulemma biimifyysikoille vähän epäselväsi, mutta jostain syystä ajo meni todella hyvin. Not even wrong blogi oli tosin vähän pessimistinen LHC:n suhteen, koska siinä Tevatronin luminositeettia verrattiin LHC:n senhetkiseen luminositeettiin ja mainittiin, että Tevatron tuotti sekunnissa yhtä monta törmäystä kuin LHC on tähän asti tuottanut viikoissa. Blogissa unohdettiin mainita, että LHC on vielä vähän lapsenkengissään ja sitten blogin kirjottamisen (20.4.2010) LHC:n luminositeetti on saatu jo 30-kertaiseksi. Atlas-kokeen blogissa mainittiin juuri, että havaittu luminositeetti olisi saavuttanut tämän viikonlopun ajossa 6×10^28 cm^-2s^-1.

Vielä on siis vajaa 7000-kertainen luminositeettiero Tevatronin hyväksi, mutta edistys LHC:llä on ylittänyt tähänastiset odotukset. LHC on monimutkainen vehje ja kokemukset Tevatronilla ja LHC:n edeltäjällä LEP:illä kertovat, että ensimmäisten kuukausien ja vuosien sato voi hitukiihdyttimillä olla aika vaatimaton verrattuna seuraaviin vuosiin kun masiinat ollaat tuunattu ja niiden toimintojen yksityiskohdat ollaan opittu. Tähän liittyy kaikkia CERN:issäkin kerrottuja anekdootteja. Muun muassa LEP:in alkuaikoina biimin energiassa havaittiin tiettyä outoa mutta säännöllistä epätasaisuutta, mikä vaikeutti kalibraatioita. Lopulta syypääksi osoittautui Geneven asemalta lähtenyt TGV-suurnopeusjuna, joka aiheutti Genevejärven ja kiihdyttimen välille virtasilmukan, aina aikataulun mukaisesti. Ja sitten on tietenkin niitä kummalisempiakin kertomuksia LEP:in kiihdytinputkeen korjauksen yhteydessä tahallaan laitetuista olutpulloista.

Fermilabissa ollaan kohta vaikeiden päätösten edessä. Kuinka hyvin LHC edistyy? Alussa saadaan toki nopeasti parannusta aikaan, mutta pystyykö LHC kasvattamaan tämän vuoden aikana luminositeettiansa niin, että uusien hiukkasten metsästyksessä LHC kepittäisi Tevatronin mennen tullen. Siinä tapauksessa Tevatronin olisi syytä pistää pillit pussiin ja laittaa koko törmäytin pakettiin, sillä LHC:n energoihin ei Tevatronilla pystytä. Tämä vapauttaisi valtavasti rahaa Fermlabin muille kokeille, muun muassa neutriinofysiikassa. Vai tuleeko CERN:issä taas ongelmia tai onnettomuuksia ja Tevatronin avulla olisi sittenkin mahdollista löytää esimerkiksi Higgsin hitu ennen LHC:tä?

Edit: Tältä sivulta löytyy muuten todellista fyysikkoviihdettä. LHC:n reaaliaikainen biimistatussivu. Se on tietenkin tiedemaailman pervojen tapojen mukaan todellinen lyhennehelvetti, mutta kommenttiboxista maallikko voi löytää ainakin jotain vinkkiä mitä äksöniä on tapahtumassa.

Advertisements