2008. aasta septembris alustati Euroopa Tuumauuringute Keskuses Suure Hadronite Põrguti käivitamist. Põrguti peamine eesmärk on jahtida seni tabamata algosakest nimega Higgsi boson. Kõik kulges kenasti 19. septembrini 2008, mil toimus tehniline õnnetus põrguti maa-aluses tunnelis. Nüüd on põrguti taas töökorras ja ka esimesed prootonite põrked toimunud. Mida see tähendab maailma ja Eesti osakestefüüsikutele?
Suur Hadronite Põrguti (Large Hadron Collider, LHC) on võimas teadusaparaat, mille eesmärk on kiirendada laetud osakesi ülisuure energiani ja siis neid kokku põrgatada. Sellistel põrgetel võib tekkida meile veel tundmata osakesi. Nagu nimi ütleb, LHC põrgatab kokku hadroneid ehk täpsemalt prootoneid või raskeid ioone. Mida suuremat energiat tahame osakestele anda, seda suuremat aparaati vajame. LHC on tõesti üsna kobakas: rõngakujulise seadme ümbermõõt on ligikaudu 27 kilomeetrit ja see asub paarisaja meetri sügavusel maa all tunnelis, mille läbimõõt on keskmiselt kolm meetrit. Tunnel ise paikneb Euroopa Tuumauuringute Keskuse (CERN, algselt Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) külje all, mis omakorda asub Genfi lähistel täpselt Prantsusmaa-Šveitsi piiril. CERN asub pooleldi Prantsusmaal ja pooleldi Šveitsis, omades rahvusvahelise lepinguga kinnitatud eristaatust.
Muide, meie siin Eestis oleme juba harjunud Schengeni viisaruumi ja asjaoluga, et meie passe ei kontrollita ei Läti ega Soome piiril. See-eest Prantsusmaa ja Šveitsi vahel lõppes piirikontroll alles eelmisel aastal, kui Šveits liitus Schengeni lepinguga. Loomulikult muudab see igapäevaelu lihtsamaks paljudel CERNi teadlastel ja inseneridel, kes enne seda pidid läbima piiripunkti kaks korda päevas, nii tööle tulles kui koju minnes.
Käesolevas loos ei hakka pikalt kirjutama, milliseid uusi füüsikalisi nähtusi Suure Hadronite Põrguti abil otsitakse ja milline see põrguti täpsemalt välja näeb. Sellel on autor pikemalt peatunud varasemates Horisontides (3/2007 ja 4/2007). Meenutame vaid, mis õnnetus põrgutiga juhtus, milline on praegune seis ja kuidas mõjutab põrguti käivitamine Eesti füüsikute tegemisi.
Juba paar nädalat pärast põrguti käivitamist 2008. aasta sügisel juhtus põrguti tunnelis õnnetus. Kiirenditoru koosneb paljudest jadamisi paigutatud ülijuhtivatest magnetitest, mis on omavahel ühendatud jahutustorude ja elektrikaablitega. Üks elektriline ühendus kahe magneti vahel oli defektne ja suure voolutugevuse korral kuumenes see üle, pannes omakorda keema jahutamiseks kasutatava heeliumi, mis seejärel purskus väikese auruplahvatusena tunnelisse. See jällegi kahjustas ja nihutas paigast mitmed magnetid. Kuna magnetid on ülitäpselt paigaldatud ja seadistatud, tuli mõned neist välja vahetada ja paljud uuesti seadistada. Vältimaks samalaadseid juhtumeid tulevikus, paigaldati kogu põrgutile mitmeid lisaturvasüsteeme. Kuna nii keerulise seadme korral peavad insenerid iga muudatuse läbi testima, võtab selline tegevus närvesöövalt palju aega.
2009. aasta sügiseks oli põrguti valmis uuesti alustama. Esmased testimised õnnestusid hästi ja aasta lõpus püstitas Suur Hadronite Põrguti senise kiirendite energiarekordi, mida tolle hetkeni hoidis enda käes Ühendriikides asuv Tevatroni nimeline põrguti. Pärast lühikest seadistamist alustab Suur Hadronite Põrguti veebruaris uut kiirendamisseeriat, mis kestab siis juba aasta lõpuni. Füüsikud loodavad väga, et juba esimesel aastal registreeritakse ka mõningad täiesti uued füüsikalised nähtused. Ennekõike ootavad teadlased muidugi, et avastatakse Higgsi boson, mis on ennast osakestefüüsikute eest lausa alatult kaua peitnud. Vaikselt loodetakse leida märke supersümmeetriast ja võib-olla isegi tumeainest. Loomulikult on vaid väike lootus, et kõik see esimesel tööaastal teostub. Tavapäraselt kestavad sellised eksperimendid pea aastakümne, kui mitte kauem.
Eesti füüsikud osalevad Suure Hadronite Põrguti alameksperimendis nimega CMS ehk Kompaktne Müüonite Solenoid (Compact Muon Solenoid Experiment). Põrguti käivitamine tähendab nende jaoks mitmeid uusi väljakutseid. Kui seni said füüsikud LHC töötamist ja uute osakeste otsimist aastaid üksnes arvutitel „mängida", siis praegu saab hakata analüüsima juba reaalsete mõõtmiste andmeid. Oluliselt suureneb ka Eestis asuva CMS-uurimisrühma ja sellega seotud arvutuskeskuse vastutus ning tööülesannete hulk. Tallinnas Keemilise ja Bioloogilise Füüsika Instituudis (KBFI) asuv nn Tier2 tasemel arvutuskeskus on olnud üks aktiivsemaid umbes kahekümne teise samalaadse keskuse hulgas maailmas. Osaletud on mitmetes ülemaailmsetes testides, Euroopa raamprogrammi projektides ja koguni infotehnoloogia arendamisega seotud võistlustel (vt uudislugu: "Osakestefüüsikud saavutasid uue rekordi andmete edastusel").
Seoses Suure Hadronite Põrguti käivitamisega tuleb Eesti füüsikutel hakata sagedamini viibima Genfis. Pärast käivitamist peavad CERNi eksperimentides osalevad füüsikud solidaarselt käima kohapeal „valves", et tagada seadmete korralik töötamine ja analüüsida kiiresti esmaseid mõõtmistulemusi. See on sõna otseses mõttes vahetustega töö, kus 24 tundi ööpäevas jälgitakse seadmeid ja andmevooge ning vajadusel sekkutakse.
Teoreetilisest poolest rääkides saavad Eesti füüsikud nüüd lõpuks võimaluse testida oma andmeanalüüsi mudeleid, kasutades päris mõõtmistulemusi. Jääb vaid loota, et just mõni Eesti füüsik Suure Hadronite Põrguti mõõtmistulemustest midagi uut ja huvitavat leiab.
VAATA PILTI:
Arvuti rekonstruktsioon ühest esimesest prootonite põrkest, mis toimus uuel rahvusvahelisel osakeste põrgutil. Kui Suur Hadronite Põrguti hakkab tööle täie võimsusega, toimub selliseid põrkeid miljoneid kordi sekundis. Iga põrge tuleb arvutite abil detailselt analüüsida, et rekonstrueerida võimalikud märgid tundmatutest osakestest ja avastada uusi füüsikanähtusi.
