Uusi hiukkanen

Nyt siis CERNissä 99,99996% varmuudella (ts. n. 5 sigmaa) on löydetty uusi alkeishiukkanen. Sen tarkat ominaisuudet ovat määrittämättä ja on mahdollista, että se on Higgsin hiukkanen - tai yksi sellaisista.  Vasta loppuvuodesta voitaneen sanoa, onko se Higgsin hiukkanen. Kts. suomalaisfyysikon blogikirjoitus, joka on parhaasta suomenkielisestä aihettakäsittelevässä sivustossa eli Higgsin metsästäjien blogissa.

Tulosten julkistusta seuraattiin netistä ympäri maailmaa.  Kalvot ja videot ovat toki myös jälkikäteen katsottavissa. Kalvot ovat tuttua tieteellistä tyyliä kirjaimellisesti täynnä asiaa.
Keskiviikkona siis kuultiin CMS ja ATLAS ilmaisinten esitykset. Itse julkaisuja pitää vielä odottaa sillä datan analysointi on vielä kesken. Lappeenrannassa on suunniteltu myös CMS:n osia, kuten yliopiston lehdistötiedotteesta käy ilmi. Suomessahän on useampi yliopisto mukana CERNin tutkimuksesta HIPin kautta. 

Higgsin metsästäjien blogissa kerrottiin CMS:n rakentamisesta dataa: "CMS-kokeen suunnittelu aloitettiin vuonna 1992 ja sen rakennustyöt kestivät 16 vuotta. Rakennustöihin sekä kokeen käynnissäpitämiseen ja datan analysointiin on osallistunut 3275 fyysikkoa (mukaanlukien 1535 opiskelijaa) sekä 790 insinööriä 179:stä instituutista tai yliopistosta 41 maasta.".

 Sveitsin ja Ranskan rajalla 175 m maan alla (pääsi kätevästi hissillä onneksi), kun ATLAS ilmaisimen tellinkiä vielä pystytettiin. 2007 CMS:n tukirakenne murtuikin. LHC:n suomenkielisellä wikipediasivulla kerrotaan tekniikasta ja historiasta paljon.

 Protonit eivät isoa reikää tarvitse, mutta suprajohtavuuden luominen (1,8 K) ja huipputarkat hiukkasia radallaan ohjaavat magneetit tarvitsevat tilaa.

 Tässä jo maan pinnalla. Tuosta reiästä detektori laskettiin alas raanalla osissa sillä nuo pari 140 t  raanaa eivät riittäneet kalometrin (1300 t) nostamiseen kerralla. Kts. kuvia parin osan kuljetuksesta. Lisäksi reikä on 18 m, kun taas sadan tonnin painoinen kela oli 25 m pitkä, joten sitä piti laskea hyvin vinosti.

Monille tulosten löytäminen oli yllättävän nopeaa ja se, että jo nyt päästiin 8 TeV (per protoni) törmäyksiin. Jo viime vuoden lopussa datasta paljastui lupaavia merkkejä tienviitoiksi. Nyt se maaginen piikki on n. 125 GeV kohdalla. Suhteellisuusteorian mukaan massa ja energia ovat lähellä valonnopeutta vaihdannaisia, joten massan yksikkönä voi käyttää eV:ia, joka voidaan muuntaa vaikka Jouleiksi. Kuvaa siitä ei saa näpättyä, kun se hajoaa eri hiukkasiksi, mutta miten on hyvä kysymys, kuten tästä kuvasta näkyy.  Huomattavaa on, että suuressa hiukkakiihdyttimessä on useita eri tavalla rakennettuja ilmaisimia, koelaitteistoja (ATLAS, CMS, ALICE, LHCb). Niissä on jopa datan käsittelyyn tehty omia sovelluksia.

Noobeleita ei siis vielä ole jaettu. Amerikkalaiset ovat aina kannustaneet kilpailulla. CERNin seminaarista informoitiin juhannuksen jälkeen ja Tevatronin tutkijat enemmän tai vähänemmän sattumalta halusivat julkaista lehdistötiedotteen "After more than 10 years of gathering and analyzing data produced by the U.S. Department of Energy’s Tevatron collider, scientists from the CDF and DZero collaborations have found their strongest indication to date for the long-sought Higgs particle." Noh, heidän haarukka oli vielä aika laaja, eikä mikään uutinen käsittääkseni  "An excess with a significance of 2.5σ is seen that might be interpreted as coming from a Higgs boson with a mass in the region of 115 to 135 GeV." Itseasiassa Fermilabbi toimitti viallisia magneetteja, jotka viivästyttivät rakentamista.

Tässä hieman levottomassa ei välttämättä kovin tuoreessa videossa on käydään kuvassa näkyvässä laskentakeskuksessa.  Siellä siis  näkyy normaaleita PC:itä ja bladeja. Ei mitään turhan moderneja nekään. Supertietokoneita huippunopeine lähiverkkoineen ei tarvita, mutta kapasiteettia kylläkin. Monte Carlo -simulaatio on tunnettu esimerkki hyvin rinnakkaistuvasta laskentatehtävästä. Karlsruhen (KIT) tutkija selittää tässä videossa simulaatiota maallikoille saksaksi.  Karlsruhen laskentakeskus kuluu keskeisimpiin laskentakeskuksiin (Tier-1).

Laskentakeskuksessa pitää olla kaksoislattia, että kaapelit, sähköt, ja jäähdytys saadaan hoidettua. Työturvallisuuteen pitää kiinnittää huomiota.

Geneven alue ei tosiaan ole lämpötilaltaan, mikään optimaalinen laskentakeskuksen ylläpitämiseen. Taannoin CERN kilpailutti laskentakeskukset, ja Unkari voitti (kts. kalvot). Maksimissaan puhutaan 3 MW laitoksesta, mikä on moderni, mutta standardin kokoinen. Nyt CERNissä on 30 petatavua levytilaa ja 65 tuhatta laskentaydintä. Uuteen, entistä täydentävään, laskentakeskukseen tulee 20 tuhatta ydintä ja 5,5 teratavua tallennustilaa.
Ideana on, että CERNin ei tarvitse itse ylläpitää kaikkea vaan laskentaa on hajautettu ympäri maailmaa eri tasoluokan laskentakeskuksiin (grid-laskenta). Myös Suomeen.
Myös keskiviikon esityksistä muistettiin laskentakapasiteetista kiittää, kuten pääjohtaja Heuerin yhteenvetokalvolla. Vuodessa dataa pitäisi tulla 15 petatavua. Siinäkin on filtteröintiä tehty monella tasolla, sillä dataa syntyy petatavu sekunnissa. Onneksi valtaosasta ei tarvitse välittää.

Minun valokuvaukselliset korvalehdetkin ovat päätyneet pariin kuvaan  oikealla puolella häämöttävien kytkimien äärellä. En osaa kytkintä konffata edelleenkään. Mutta tuskin nuo yhtään vähemmän lavastettuja ovat kuin tummassapuvussa valvomossa monitoreita osoittelevan CMSn johtajan tuoreet kuvat. CERNissä on "disseminaatioon" kiinnitetty paljon huomiota niin hurjan ison ja hajaallaan olevan organisaation sisällä kuin ulkona. Verorahojen käytöstä kerrotaan niin hyvin kuin voidaan. Lisäksi ranskan ja englannin yhteiselo vaatii tiedotukselta paljon. Tunnettu julkaisu on CERN Courier lehti. CERNissä myös järjestetään monenlaisia seminaareja eikä vain hiukkasfysiikkaa vaan mm. tietotekniikkaan liittyen. Suomalaisia lukioluokkia on käynyt siellä retkellä lukuisia. Dokumenttipalvelimelta löytyy videoita mm. herra Higgsin tuore haastattelu.

27 km pituinen tunneli oli LHC koetta varten valmiina elektoroni-positroni törmäyttimen jäljeltä (LEP). Kannattaa lukea Tuominiemen raportti vuodelta 2010. Siitä käy ilmi, ettei Higgsin bosoni ole ainoa etsitty juttu. Mitä rahaan tulee niin "Suomi on kattanut CMS-kokeen rakennuskustannuksista n. kuuden miljoonan Sveitsin frangin verran 12 vuoden ajalle jaettuna." Forbesin jutun mukaan rakentaminen maksoi 4,75 Mrd dollaria ja käyttökustannukset ovat miljardi vuodessa. Vertailun vuoksi NASA:n vuosibudjetti on  luokkaa 17 Mrd dollaria.

Edellä mainitussa raportissa viitataa myös suomalaisen osaamisen hyödyntämiseen. Jäsenmaksua siis osin palautetaan maan rajojen sisäpuolella riippuen poliitiikasta ja tarjolla olevasta osaamisesta. Finnpron konttori on ollut siellä ties kuinka kauan. Technology transfer yksikkö tarjoaa keksintöjä kaupallistettavaksi liittyen vaikkapa säteilyteknologiaosaamisen hyödytämisestä sairaalalaitteistossa.
Formuloiden kehittäminen autoteollisuuden ideoiden antajana on vähän analoginen tilanne.
Suomen ensimmäisen Millenium palkinnon saaja 2004 oli Sir Berners-Lee, joka kehitti WWW:n CERNissä.


LHChan käynnistyi 2008 ja siihen tuli pitkä paussi 2009 syksyyn, kun liitokset pettivät ja muutostöitä tehtiin. 
Toki sitä huolletaan aina silloin tällöin kuten nyt. 2011 vuonna se toimi jo ihan hyvin, mutta vielä alemmalla maksimiteholla. CMS-ekspertti Tuominiemen muutaman sivun raportti vuodesta ystävällisesti selittää törmäyttimen toimintaa ja että mikä ihme yksikkö fb on: femto "barn on törmäysreaktioiden todennäköisyyttä kuvaava suureen, vaikutusalan, yksikkö, jolla on pinta‐alan
laatu". Siksi sitä käytetään nimittäjässä. Tässä lisää luminositeetistä.

 Sähköä kuluu. Saksankielisessä Wikipediassa kerrotaan: Der Speicherring benötigt eine elektrische Leistung von 120 MW; zusammen mit dem Kühlsystem und den Experimenten ergibt sich ein Leistungsbedarf von etwa 170 MW. Wegen der höheren Stromkosten wird der LHC im Winter teilweise abgeschaltet, so dass sich die benötigte Leistung auf 35 MW reduziert. Der maximale Jahresenergieverbrauch des LHC wird mit 700–800 GWh angegeben (zum Vergleich: im Kanton Genf werden ca. 11.400 GWh im Jahr verbraucht). Forbesin jutun mukaan sähkölasku on reilut 23 M dollaria vuodessa. Laskenta/tallennus maksaisi reilu 280 M dollaria vuodessa.

 Hostelli.

 Kesälainapyörä. Rajanylitys valtatietäkin pitkin sujui ilman rajamuodollisuuksia.