Hitukiihdytinskaba

CERN:issä ollaan sorvattu ja viilattu viime viikkoina ja tänä viikonloppuna ollaan saatu työn ensi hedelmät. LHC-kiihdyttimessä luminositeetti eli hiukkastörmäystiheys ollaan saatu 3.5-kertaiseksi elokuuhun verrattuna. Tämä saavutettiin lisäämällä biimiin hiukkaskimppuja ja törmäyttämällä näitä ”junissa” peräkkäin. Kimppujen lukumäärä on nyt 103/biimi ja maksimi luminositeeti 35 käänteistä mikrobarnia/sekunti *). Luminositeetti on vieläkin aika alhainen verrattuna siihen mihin LHC on suunniteltu (2808 kimppua/biimi), mutta jo nyt hitufyysikkopiireissä hälistään. LHC on nimittäin ohittanut pahimman kilpailijansa Chicagon lähellä sijaisevan Fermilabin Tevatronin eksoottisten hiukkasten tuotantotehtaana.

Tästä uunituoreesta uutisesta enemmän esim. täällä . Vaikka Tevatron tuottaa vieläkin huomattavasti enemmän hitutörmäyksiä sekunnissa LHC tekee sen 3.5-kertaa suuremmalla energialla. Tämä enemmän kuin kompensoi pienemmän törmäystiheyden, koska eksoottisten hitujen kuten top-kvarkin ja Higgsin bosonin tuotantovaikutusalat ovat huomattavasti suuremmat LHC:n korkeassa törmäysenergiassa. Kaikkea ei tietenkään kannata uskoa, ennen kuin on itse laskenut (se teoreettisen fyysikon vastine ”en usko ennen kuin näen”). Mutta voitte vakuuttua tästä ilman kynää, paperia ja hiukkasfysiikan standardimallin tietämystä käyttämällä vaikka on-line Higgs cross section kalkulaattoria (by Massimiliano Grazzini). Se on aivan super! Pukkaa ulos vaikutusalan noin 30 sekunnissa. Sen käyttö tosin vaatii jonkun akateemisen arvauksen Higgsin bosonin massalle (esim 120 GeV), koska kukaanhan ei tiedä mikä se on – siis siinä tapauksessa, että hitu ylipäätänsä on edes olemassa.

Sokerina pohjalla on tietenkin se, että LHC:n luminositeettia on helppo jatkossa lisätä kun taas Tevatron ei ole viime vuosina pystynyt kovasti törmäysten määrää lisäämään. Disclaimerina se, että Tevatronin jengillä on varmaan muttansa sanottavana asiaan, heillähän on kymmenen vuoden aikana kerättynä valtava määrä dataa.

*) Tää ”käänteinen mikrobarn/s” on aika pervo yksikkö, mutta tuo vaikutusalan yksikkö barn tarkoittaa latoa. Nimi tulee sodan ajoilta, kun USA:ssa kehiteltiin ydinpommia. Kokeissa uraania pommitettiin neutroneilla ja fyysikot yllättyivät siitä kuinka herkästi neutronit törmäsivät uraaniytimiin. He sanoivat, että uraaniatomin ydin on pinta-alaltaan niin iso, että neutronit osuvat siihen yhtä helposti kuin haulikolla osuisi ladonoveen. Uraaniytimen pinta-alasta (tai oikeammin reaktion vaikutusalasta) alettiin näin käyttämään slangissa mittaa yksi barn. Aika kieroahan tämä tietenkin on, koska oikeastihan uraaniytimen pinta-ala, eli tämä barn, on vain 100 neliöfemtometriä (femtometri taas on yksi miljardisosa yhdestä miljoonasosametristä), mikä on aika kaukana ladonoven koosta.  Slangi jäi kuitenkin käyttöön ja barnia alettiin käyttämään myös rauhanomaisemmissa sovelluksissa. Valitettavasti uraaniytimen ladonovea muistuttava koko mahdollistaa sen, että ydinpommi oli mahdollista rakentaa.

Mainokset