Kirjoitankin kosmologian synnystä vasta ensi merkinnässä, uutisten jälkeen: LHC on reippaana jalkeilla pidettyään lyhyen tauon. Säteet palasivat kiertoon helmikuun 20. päivä, täysi energia saavutettiin 3. maaliskuuta ja törmäykset ovat jatkuneet rutiininomaisesti nyt viikon ja päivän ajan. Tilannetta voi seurata tiiviisti CERNin Twitteristä.

Suunnitelmien mukaan LHC pidetään päällä vuoden 2013 alkuun, jolloin se suljetaan joksikin aikaa maksimienergian nostamista varten. Viime vuonna kaavailtiin, että tämä olisi tapahtunut jo 2012. Tällöin LHC ei kenties olisi ehtinyt tehdä löytöjä ennen suurempiin energioihin kohoamista.

Viime vuonna LHC ei löytänyt mitään (protonien käyttäymisessä tosin on ollut jotain omituista), eikä moista olisi oikein kehdannut odottaakaan. Nyt tilanne on toinen. Dataa kerätään paljon nopeammin kuin viime vuonna. Laitteet hallitaan paremmin, hiukkaset kirmaavat sädeputkessa yhä useammissa kimpuissa yhtäaikaisesti ja törmäykset ovat tiukempia.

Seuraavien kahden vuoden aikana sopii jo odottaa, että Higgsin hiukkanen saadaan satimeen -- ja toivottavasti se ei jää kiinni yksin. (Yksityiskohtia voi lukea Tommaso Dorigolta.) Supersymmetriasta olisi kenties voinut saada vilauksen vuonna 2010, mutta se on tapansa mukaan vältellyt ihailijoitaan. Supersymmetrialla on paljon enemmän piilopaikkoja kuin Higgsillä, mutta jos siitä ei saada mitään merkkejä parin seuraavan vuoden kuluessa, yhä useampi vakuuttuu, että supersymmetriset partnerit ovat pelkkiä mielikuvitusystäviä. Jos Higgsin massa selittyy supersymmetrian sijaan teknivärillä, pitäisi senkin antaa pikkuhiljaa kuulua itsestään.

Tilanne on myös sikäli erilainen kuin viime vuonna, että LHC:n ainoa kilpailija (tai kauniimmin sanottuna kanssajuoksija), Yhdysvalloissa Fermilab-keskuksessa sijaitseva Tevatron sammuu lopullisesti tänä vuonna. Kiihdyttimen jatko on pitkään ollut epävarmaa: oli toivottu, että toimintaa olisi rahoitettu 2014 vuoden loppuun asti. Tevatron olisi voinut saada vihiä jostain ennen LHC:tä, vaikka ei pystykään kilpailemaan LHC:n odotetuimpien löytöjen kanssa toden teolla. Yhdysvaltain jälkijättöisen rahoituskoneiston syövereistä tuli kuitenkin tammikuussa päätös, että kiihdytin suljetaan syyskuussa. Jotain kiinnostavia tuloksia se ehtii vielä tuottaa, mutta kollegani Jesterin sanoin Tevatron on "dead man walking".

Viimeisen kahden vuosikymmenen ajan kosmologiassa on tehty mielenkiintoisia havaintoja ja ylitetty ymmärryksen rajoja, kun taas kosmologiaan liittymättömässä hiukkasfysiikassa ei ole löydetty oikeastaan mitään uutta (neutriinojen massoja lukuunottamatta; niistä kenties toiste lisää). Useat hiukkasfyysikot ovatkin seuranneet dataa ja siirtyneet kosmologian puolelle. Jonkin aikaa kuitenkin kosmologiassakin uudet havainnot ovat vain varmistaneet aiemmin tunnettua, ja saattaa olla kiihdyttimien vuoro kiriä johtoon taivaalle tuijottamisen sijaan.

Päivitys (25/03/11): Jester raportoi LHC:n uusimmista tuloksista, joita esitellään par'aikaa Moriodin hiihtorinteiden äärellä. Higgsin löytämistä pidetään ajan kysymyksenä. Sen sijaan supersymmetrian osakkeiden laskua havainnollistaa kauniisti CMS- ja ATLAS-kokeiden kuvainvalinta.

Kommentit (13)

Pekka

Luulin että LHC:ssä olisi jo 3. maaliskuuta ollut "täysi vauhti päällä" eli törmäytykset tapahtuisivat sillä maksimienergialla mikä tästä vehkeestä saadaan irti. Kerrot kuitenkin että vasta 2013 saavutetaan maksimienergia. Miten nämä energiat suhtautuvat toisiinsa, mikä energia on nyt käytössä, ja mikä on maksimienergia 2013? Luulisi että maksimienergia tarvitaan jotta pystytään havaitsemaan mahdollisia uusia ennennäkemättömiä ilmiöitä, ja jos nyt LHC:tä ajetaan "pintakaasulla" niin voidaanko silti odottaa uusia havaintoja?

tiedemies

Sellainen kysymys tuli mieleeni: Onko noilla kiihdyttimillä mahdollista tehdä jotain löytöjä täysin "spekulatiivisilla" tutkimuksilla, tyyliin ampumalla jotain erikoisempia hiukkasia toisiaan päin. Ajattelen jotain sen tapaista kuin astronomiassa, että otetaan joku Hubblen tapainen teleskooppi ja osoitetaan sillä johonkin satunnaiseen suuntaan, jossa ei pitäisi olla mitään, ja katsotaan mitä sieltä löytyy? Siis jotain sellaista, että otetaan jotain positroneja ja ammutaan niillä xenon-ytimiä tai jotain muuta (vedin tämän esimerkin vain hatusta).

Syksy Räsänen

Pekka:

LHC toimi täydellä energialla mihin tämänhetkinen laitteisto turvallisesti pystyy (eli 7 TeV) jo viime vuonna, ja tänä vuonna 3.3. alkaen. Vuonna 2013 on tarkoitus sulkea kiihdytin jotta laittestoa voidaan parannella siten, että tätä maksimienergiaa saadaan nostettua. Luultavasti LHC ei käynnisty uudelleen vielä 2013.

Syksy Räsänen

tiedemies:

LHC:llä on suuri mahdollisuus yllättäviin löytöihin. Mutta sillä mitä hiukkasia törmäytetään on merkitystä lähinnä vain sen kannalta kuinka korkeaan energiaan päästään ja miten helppo tuloksia on analysoida ja laite rakentaa. Korkeaenergisissä törmäyksissä tapahtuu joka tapauksessa monia erilaisia prosesseja, ja avoimuudessa uusille ilmiöille on kyse siitä, että ei keskitytä tiiraamaan vain tietynlaisia tapahtumia, vaan tutkitaan koko kirjoa.

Teleskooppiaikoja ei tosin tähtitieteessä jaella sattumanvaraiselle taivaan katselemiselle, vaan ne pitää perustella tarkkaan, etenkin kiertoradalla olevien teleskooppien kuten Hubblen tapauksessa.

tiedemies

Kommenttini esimerkki tuli siitä, että luin hiljattain jostain, että teleskooppiaikaa olisi todella annettu joskus sellaisille projekteille, jossa tarkkaillaan jotain syvän taivaan kohdetta jossa ei ole "mitään", motivaationa siis ilmeisesti vain mielenkiinnosta katsoa, mitä löytyy. Vastasitkin siis kysymykseeni, eli siis siihen, että ilmeisesti näissä törmäyksissä lähinnä energia on se, jolla on merkitystä.

Onko syy sille, että käyntiaikojen pitää olla noin pitkiä se, että tarvitaan niin paljon törmäyksiä, joista suodattaa olennaiset havainnot, vai se, että tehojen nostaminen täytyy tehdä hitaasti, vai jokin muu?

Syksy Räsänen

tiedemies:

Osuit oikeaan: tarvitaan paljon törmäyksiä, että roskan seasta löydetään nuppineula.

Syksy Räsänen

Leone:

Riippuu siitä, mitä olvet valmis kutsumaan löydöksi.

Tuon Tomason Dorigon blogimerkinnän http://www.science20.com/quantum_diaries_survivor/lhc_will_run_7_tev_201... ensimmäisestä kuvaajasta voi lukea, että jos tekniikan puolesta kaikki pelaa, niin Higgsin hiukkasesta saadaan vähintäänkin voimakas vihje, ja ehkä suoranainen löytö. Mutta tämä riippuu massasta: kevyttä Higgsiä on vaikea nähdä muun roinan seasta, raskas löytyy helposti. Toisin kuin Higgsin olemassaolosta, minulla ei ole ennakkoluuloja sen massasta (muuta kuin että se on välillä 114-200 GeV), joten en mene vannomaan että se varmasti löydetään kahdessa vuodessa.

Leone

Hmm...vaikea lyödä vetoa, jos löytäminen on noin spekulatiivista. Mutta ainakaan varmaa näyttöä tuskin tullaan saamaan. Milloin sitten voidaan todeta, ettei Higgsin hiukkasta ole (jos niin on)? Kuinka kauan tämä vaatisi?

Syksy Räsänen

Leone:

Tämä ei ole kovin spekulatiivista. Standardimalli tunnetaan hyvin, ja Higgsin löytämisen aikataulu massan funktiona on selvillä. Massa vain on tuntematon. Ja kuten sanoin, jos Higgsin massa on tarpeeksi korkea, kahdessa vuodessa se löytyy helposti.

Jos Standardimallin Higgsin hiukkasta ei ole, niin se voidaan todeta tuossa kahdessa vuodessa vähintään 95% varmuudella (tarkka luku riiippuu jälleen massasta).

Jos löytyy jotain muuta kuin Higgs (eli Standardimalli ei pädekään näillä energioilla - tätä monet arvelevat), niin sitten tilanne voi olla toinen.

Eusa

Voiko Higgsin mekanismi olla hyväksyttävissä ilman Higgsin hiukkasta? Eli esimerkiksi sellaisessa vuorovaikutusulottuvuudessa, joka ei näkyisi meille ½-spin-havaitsijoille - silloinhan Higgsin mekanismi ei tarvitsisi massallista vuorovaikutushiukkasta. Voisiko inertiaalisuus liittyä kausaliteetin säilyttämiseen?

Syksy Räsänen

Eusa:

Täysin Higgsittömiä malleja on esitetty, mutta havainnot ovat niin sopusoinnussa Higgsin kanssa, että pidän itse epäluultavana, ettei jonkinlaista hiukkasta olisi. Sen ei tosin tarvitse olla alkeishiukkanen, kyseessä voi olla vain jotain joka näyttää samalta (esimerkkinä tästä tekniväri, http://www.tiede.fi/blog/2010/12/12/suljettu-kirjokansi).

En tiedä, mitä tarkoitat vuorovaikutusulottuvuudella tai inertiaalisuuden ja kausaalisuuden suhteella.

Armitage

Aiempien spekulaatioitteni valossa joudun väkisinkin lyömään vetoa siitä, ettei hiukkasta löydy, koska kyseessä on gravitaation väärinymmärtämisestä johtuva teoreettinen harhapolku. Toivotaan että LHC valaisee asiaa suuntaan jos toiseen.

Seuraa 

Maailmankaikkeutta etsimässä

Blogin päivittäminen on päättynyt.

Syksy Räsänen on teoreettinen fyysikko Helsingin yliopistossa. Syksy kirjoittaa kosmologiasta, hiukkasfysiikasta ja niiden tekemisestä, tai ainakin asioista sinne päin.

Teemat

Blogiarkisto