CERN - hiukkasten luvattu maa

Luonnontieteis-matemaattisiin aihepiireihin keskittyvä LuMa-viikko vietetään useimmiten laskimen äärellä, taulukkokirjaa tarkastellen ja kinkkisiä porkkanoita laskiessa. Muutama Etiksen opiskelija lähti kuitenkin Alppien kupeeseen kokeakseen aivan erilaisen luonnontieteellis-matemaattisen elämyksen. Etelä-Tapiolan, Haukilahden, Pohjois-Tapiolan ja Viherlaakson lukion yhteistyönä toteutettu CERN-tiedeleiri antoi 25 espoolaiselle opiskelijalle ja opettajalle mahdollisuuden päästä tutustumaan nykyisten ja tulevien fyysikoiden työpaikkaan, CERN:iin.

 

Perustietoja CERN:stä

Monista etisläisistä tämä kummallinen kirjainyhdistelmä voi kuulostaa tutulta, mikä ei ole kovinkaan yllättävää: CERN, Euroopan ydintutkimuksen neuvosto, on maanosan johtava hiukkasfysiikan tutkimuskeskus. Sveitsin ja Ranskan rajalla sijaitseva, kansainvälisesti hyvinkin tunnettu hiukkasfysiikan tutkimuskeskittymä selvittää aineen olemuksen perimmäisiä kysymyksiä peräti kymmenen tuhannen fyysikon voimin. 1950-luvulla perustettu järjestö on kehittynyt pikkiriikkisestä tekijästä varsinaiseksi hiukkasfysiikan pyhäköksi, jolla on paljonkin ylpeiltävää.

Eräs ylpeyden aihe on muun muassa maailman suurin hadronitörmäytin LHC, joka on ollut hyödyllinen apukäsi monissa arvostetuissa tutkimuksissa. LHC:n avulla tehtiin vuonna 2012 tämän vuosikymmenen merkittävin läpimurto hiukkasfysiikassa, kun CERN julkisti 4. heinäkuuta löytäneensä Higgsin bosonin. Higgsin kenttä antaa massan maailmankaikkeuden partikkeleille. Lisätutkimuksia tosin tarvitaan, jotta voidaan varmistaa massaltaan 125 GeV/c^2 olevan löydetyn Higgsin hiukkasen todella olevan standardimallin ennustama Higgsin bosoni.

 

Sukellus salaperäiseen fysiikkaan

On erittäin harvinaista, että 18-vuotiaita abiturientteja päästetään seuraamaan maailman menestyneimpien fyysikoiden ja heidän kruununjalokivensä, LHC:n työtä. Vaikka opiskelijat itsessään eivät pääsekään näkemään 27 kilometriä pitkää putkiloa, saimme seurata monia hiukkasfysiikan edistyksellisempiä tutkimuksia. Ryhmä pääsi näkemään muun muassa ilmakehän hiukkasia tutkivan CLOUD-projektin ja CMS-ilmaisinaseman. Eräs matkan mielenkiintoisimmista vierailuista johti opiskelijat CERN:n antimateriakokeen äärelle. Siinä luodaan antimateriahiukkasia eli esimerkiksi positroneja, jotka siis ovat muuten, niin massaltaan kuin muiltakin kvanttiluvuiltaan, samanlaisia kuin elektronit, paitsi että niillä on vastakkainen sähkövaraus.

Koeasemalla on onnistuttu jopa luomaan antiatomeja, joita pidetään kasassa magneettikenttien avulla hallituissa olosuhteissa. Joutuessaan kosketukseen toistensa kanssa antimateria ja materia annihiloituvat. Yksi tutkimusaiheista onkin antimateria-materiaepäsymmetrian tutkiminen eli se, miksi universumin alkuhetkellä muodostui enemmän materiaa kuin antimateriaa. Nykyfysiikka ei osaa vielä vastata tähän, mutta jos materiaa ja antimateriaa olisi ollut sama määrä, kaikki partikkelit olisivat annihiloituneet energiaksi eikä meidän materian dominoimaa universumiamme olisi syntynyt. Näiden syvällisten ajatusten ohella lukiolaiset saivat myös kuunnella keveämpiä ja viihdyttäviä luentoja standardimallista ja muista hiukkasfysiikan ajankohtaisista kysymyksistä.

 

Genevessä nähtävyyksiä ihmettelemässä

Lukiolaiset viettivät kolme viidestä matkapäivästä tutustuen fysiikan ihmeelliseen maailmaan, mutta aikaa jäi myös nähtävyyksien tutkimiseen. Yhdessä käytiin Punaisen Ristin kansainvälisen komitean päämajassa ja sen museossa tutustumassa järjestön historiaan. Näytteillä ovat muun muassa alkuperäiset allekirjoitetut Geneven sopimukset. Sen jälkeen tiedeleiriläiset vierailivat YK:n Euroopan päämajassa Genevessä ja aikaa jäi vielä iltaruokailuun Ranskan puolella.

 

Opettava matka

Perillä järjestetty ohjelma oli monipuolista ja opettavaista. Lukiolaiset oppivat paljon uusia asioita hiukkasfysiikasta. Vierailu tarjosi myös mielenkiintoisen kurkistuksen niin kokeellisten fyysikoiden kuin teoreetikoidenkin arkeen CERN:ssä ja avasi heidän työnkuvaansa. Mielenkiintoista oli myös nähdä insinöörit työn touhussa valmistamassa osia fyysikoiden haluamiin koelaitteisiin. CERN:ssä näki, että kaikki koejärjestelyt toimivat monien eri alojen ammattilaisten yhteistyönä ja kokeiden toteuttaminen on vuosia kestävä prosessi.

Kaiken kaikkiaan CERN-tiedeleiri oli siis paitsi tiivis pakkaus hiukkasfysiikkaa myös pikainen katsaus monen nuoren, fysiikasta innostuneen opiskelijan tulevaan työpaikkaan.

 

Teksti: Jasper Järvensivu ja Tobias Jungmann

Kuvat: Pirjo Häkkinen (ryhmäkuva) ja Annika Ampuja