LHC on viimein päässyt 7 TeVin törmäysenergiaan, mikä on tämänhetkinen maksimi, ja aloittanut täysipainoisen fysiikan tutkimisen. Ilon hetki koettiin eilen tiistaina kello 14 Suomen aikaa; vaiheita voi katsoa CMS-detektorin kommenttisivulla ja ATLAS-detektorin kontrollihuoneblogissa.

Kiihdytintä aiotaan käyttää 7 TeVin energialla 18-24 kuukautta, sitten laite suljetaan sen ajaksi että maksimienergia saadaan nostettua 14 TeViin, mikä oli alkuperäinen tavoite. CERNin lehdistötiedotteen mukaan tässä parissa vuodessa on "oikea mahdollisuus" löytää supersymmetrisiä hiukkasia ja saada käsitystä pimeästä aineesta.

Itse en vaalisi toiveita aarteiden löytämisestä näiden kahden vuoden aikana. Fermilabissa sijaitseva Tevatron-kiihdytin on kerännyt melkein kymmenen kertaa enemmän törmäysdataa kuin mitä LHC saa tämän puolentoista-kahden vuoden aikana taottua, eikä se ole nähnyt merkkiäkään Higgsin hiukkasesta tai mistään uudesta fysiikasta. Tevatronin energia on tosin pienempi kuin LHC:n, vain 2 TeViä. Jester tarjoaa havainnollisen vertailun siitä, kumpi on tärkeämpi, Tevatronin johto törmäysten lukumäärässä vai LHC:n korkeampi energia. Tulee myös ottaa huomioon, että Tevatronin detektorien toiminta tunnetaan lähes kolmen vuosikymmenen kokemuksella erittäin hyvin, kun taas LHC on upouusi kone, jonka oppimiseen menee oma aikansa. Ellei jotain kovin yllättävää tule vastaan, LHC:ltä mennee tuo kaksi vuotta ennen kuin se kirii Tevatronin etumatkan umpeen. Sen jälkeen LHC on täysin ylivoimainen, ja löytöjä on syytä odottaa viimeistään kolmen-neljän vuoden kuluessa.

Se, että Tevatron on vielä toiminnassa, erinäisistä budjettikriiseistä huolimatta, saattaa olla eräs syy siihen, että LHC:tä on päätetty ajaa tauotta niin pitkään. On nimittäin olemassa pelko, että LHC:n luotaamilla energioilla ei löydykään mitään muuta kuin Standardimallin Higgsin hiukkanen, ja että Tevatron näkisi sen ennen LHC:tä. (Riippuu Higgsin hiukkasen massasta, kumpi saa hiukkasen ensin haaviinsa.) Tevatron ei tosin voi saada kuin vihjeen Higgsistä, ei tarkkaa näkymää, joten LHC:n varmennus olisi välttämätön. Mutta silti: LHC:n nimiin ei jäisi mitään omaa löytöä, mikä olisi perin noloa.

Tiedepolitiikkaa lukuun ottamatta ei ole merkitystä sillä, kuka näkee mitäkin ensin. Ylläolevan uhkakuvan toteutuessa varsinainen murhe fyysikoille olisi se, että LHC ei pystyisikään tarjoamaan tienviittoja Standardimallin tuolle puolen. Tällä hetkellä odotukset uusien merien kartoituksesta ovat vielä korkealla.

Päivitys (02/04/10): Omakohtaisia kokemuksia tapahtumasta voi lukea Higgsin metsästäjien blogista.

Kommentit (16)

Tarkkailija

LHC-kiihdytintä käytetään siis pari vuotta puolella teholla, jonka jälkeen päästään lopulliseen energiatehoon. Kysymykseni kuuluu: Mikäli LHC ei täysillä tehoillakaan - siis tulevina vuosina - löydä Higgsin bosonia, tarkoittaako se Higgsin teorian lopullisia hautajaisia, vaiko ongelman (teorian) ratkaisun siirtymistä hamaan tulevaisuuteen?

Petri

Tuossa Tevatronin Higgs-löydössä on myös toisaalta se negatiivinen puoli, että jos kiristyneessä rahoitustilanteessa LHC:n kaltaisten projektien perustaminen on vaikeaa niin jos LHC osoittautuisi noin PR-mielessä pannukakuksi se ei varmastikaan edesauttaisi tutkimusrahoituksen keräämisessä Euroopassa. Toisaalta Tevatronin löytö saattaisi nostaa USA:ssa innostusta tutkimuslaitosten rahoittamiseen, mutta ei toisaalta tarvita kuin republikaanipresidentti niin se hyöty sitten menikin siinä.
Toisaalta LHC:n Higgs-löytö saattaisi vastaavasti luoda USA:ssa vastareaktiota, koska mikään ei sielläpäin ole sietämättömämpää kuin olla jossain asiassa toisiksi paras.

Eli sikäli olisi kaikkien etu olisi että LHC löytäisi Higgsin, joko nyt tai viimeistään maksimienergioilla, Tevatronin Higgs-löydön vaikutuksia on vaikea arvioida, mutta mahdolliset negatiiviset vaikutukset tieteen rahoitukseen ovat selvästi helpommin nähtävissä kuin jos "Higgsin löytämiseen" rakennettu LHC tekee sen mitä varten se on suunniteltu.

Etenkin kun LHC ja Higgsin hiukkanen nyt sentään tällä hetkellä saa varsin suurtakin mediajulkisuutta, minkä vaikutusta noin yleisesti fysiikan ja tieteen PR-työnä ei pidä väheksyä. Pannukakuksi lässähtäminen ei välttämättä toimisi yhtä tehokkaana magneettina lahjakkaitten opiskelijoitten rekrytöinnissä fysiikan tutkimuksen pariin.

Hamilton

Hyvä kysymys Tarkkailijalta. Itse haluaisin laventaa sitä vielä sen verran, että mitä käytännön merkitystä olisi jos LHC *ei* löytäisi mitään uutta ja ihmeellistä tulevina vuosina? Merkitsisikö se nykyisten mallien vahvistusta vai remonttiin laittoa? Vaativatko nykyään yleisimmin hyväksytyt teoriat LHC:ltä uusia havaintoja?

Henkka

Onko LHC:n datasta sinulle Syksy mitään suoranaista hyötyä tutkimuskohteitasi ajatellen?

Syksy Räsänen

Tarkkailija:

Teho on nyt isoin mahdollinen tämänhetkisellä laitteistolla. Laitteiston päivityksen jälkeen se tuplaantuu. Mutta ei ole mahdotonta, etteikö energiaa nostettaisi joskus tulevaisuudessa uusilla muutoksilla (joskaan sellaista ei tällä hetkellä tietääkseni ole suunnitteilla), joten "täydestä" energiasta puhuminen on ehkä harhaanjohtavaa.

Olettaen, että LHC toimii tekniikan puolesta kunnolla ja hiukkasfysiikan Standardimalli pätee, niin Higgs löytyy muutamassa vuodessa. Jos Higgsia ei löydykään, niin tiedämme siis, että Standardimalli ei päde - eli löytyy jotain uutta fysiikkaa.

Valtaosassa uuden fysiikan malleista LHC kuitenkin näkee ainakin jotain Higgsin hiukkasen tapaista.

Syksy Räsänen

Petri:

Jos LHC:n energioilla ei löydy muuta kuin Standardimallin Higgsin hiukkanen, en näe uusien isojen kiihdyttimien rakentamista tieteellisesti perusteltuna, mikä on merkittävämpää kuin tiedepoliittiset ongelmat.

En muuten ole lainkaan varma siitä, ovatko demokraatti- vai republikaanipresidentit olleet parempia tieteen rahoitukselle Yhdysvalloissa.

Syksy Räsänen

Hamilton

LHC löytää joko Higgsin hiukkasen tai uutta fysiikkaa, tai molempia. On olemassa satoja malleja siitä, mitä on Standardimallin tuolla puolen - valtaosa niistä on variaatioita muutamasta perusideasta. Ei ole yksimielisyyttä siitä, mikä malli tai idea on oikein. Suuressa osassa malleja LHC näkee jotain uutta. Jos näin ei käy, jotkut mallit pitää hylätä, toisia voi vielä säätää olemaan sopusoinnussa pettymyksen kanssa. Valtaosa hiukkasfyysikoista odottaa, että jotain uutta näkyy, ja hiukkasfysiikan ideat muuttuvat merkittävästi, jos mitään ei löydy. (Itse en olisi yllättynyt, vaikka LHC näkisi vain Standardimallin Higgsin.)

Daniel

Onko LHC:ltä lupa odottaa mitään mielenkiintoisia löydöksiä vielä tämän vuoden puolella? Tieteenharrastajana olen, varmasti monen muun tapaan, odottanut näiden massiivisten törmäysten alkua kuin karkkipäivää. Hieman tuntuu laimealta, kun sitä karkkipäivää joutuukin odottamaan vielä pari vuotta.

Vaikka higsiä, supersymmetrisiä hiukkasia tai pimeää ainetta ei löydettäisikään lähikuukausina, onko jotain pienempiä löydöksiä kenties odotettavissa?

Kiitoksia blogista.

Syksy Räsänen

Henkka:

Tämänhetkisillä tutkimuskohteillani ei ole suoraa yhteyttä LHC:ltä odotettaviin löytöihin. (Epäsuora yhteys toki on, esimerkiksi jos LHC kertoo mitä pimeä aine on, sillä on suuri merkitys kosmologiassa.)

nappi

Voiko LHC kiihdyttää jonkin tekniikan kehitystä? Linnut ovat laulaneet, että Hubble-teleskoopin rakentaminen olisi auttanut roimasti digitaalikameroiden kehitystä, erityisesti niissä olevien valoherkkien kennojen saamista järkevästi ihmisten taskuihin. Kuinka kaukana tämä on totuudesta, en tiedä, mutta olisiko samanlainen ilmiö mahdollinen LHC:n kanssa? Kuinka paljon siihen tarvittiin täysin uutta tekniikkaa, jota voitaisiin käyttää nyt hyödyksi jossain muualla?

Syksy Räsänen

Daniel:

Se, mitä LHC löytää, riippuu siitä, millaista uusi fysiikka Standardimallin tuolla puolen on. Koska sitä ei tiedetä (vaihtoehtoja on monia), optimismin löydöistä saa mitata omalla lusikalla.

On mahdollista, että uusi fysiikka odottaa juuri kynnyksen takana, mistä Tevatron ei aivan nähnyt sitä, mutta LHC saa sen kiinni. Tässä tapauksessa löytöjä voitaisiin tehdä ensimmäisen vuoden aikana. Minusta se olisi hassu sattuma, ja pidän luultavampana, että pitää päästä syvemmälle uuteen alueeseen, ennen kuin vastaan tulee jotain tuntematonta.

Petri

Syksy:

En tarkoittanut rakennushankkeilla pelkästään superkiihdyttimiä, vaan myös yleisesti suuria ja kalliita tiedeprojekteja. On sitten kyse miljardiprojekteista tai pienemmistä, esim. nyt Syväsalmen luolaprojekti, niin PR-pannukakut eivät varmastikaan edistä kansalaisten suosion hankkimista perustutkimukselle.

Viittaus republikaanien ja demokraattien eroon on ihan lähinnä huomio lähimenneisyyden politiikkaeroista (Clintonhan SSC:nkin peruutti), ainakin nyt Obaman myötä tiederahoitus USA:ssa on noussut merkittävästi mutta toisaalta tämänhetkiset todennäköiset republikaanien vastaehdokkaat seuraavissa presidentinvaaleissa eivät ole aivan niin tiedemyönteisiä ainakaan yleiskommenttien perusteella.

Sikäli on kommentoitava, että S-LHC-modauksillahan LHC:n törmäysintensiteettiä (ts. luminositeetti detektoreihin kasvaa) ja magneettiteknologian kehittyessä myös mahdollisesti energioitakin on tarkoitus nostaa "sitten joskus". Kysehän on paljolti siitä että koska kiihdyttimen kaarevuussäde on vakio, niin ainoa tapa nostaa energioita on pistää enemmän potkua magneetteihin ja tämä ei ole aivan triviaalia.

Syksy Räsänen

nappi:

En tunne LHC:n teknologiaa juuri lainkaan, enkä tiedä, kuinka paljon hyötyä sen kehittämisestä on muille sovelluksille.

Hannu

Jos ja kun LHC vihdoin onnistuu löytämään Higgsin bosonin niin luonnonlisesti tämän seurauksena Peter Higgs tulee saamaan kutsukirjeen saapua Tukholmaan.

Tuleeko hän saamaan sinne mahdollisesti matkaseuraa joistakin LHCn koejärjestelyissä mukana olleista CERNiläisistä vähän samaan tyyliin kuin välibosonien löytäjät silloin aikoinaan?

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