Rovaniemeläisten CERN-projekti 2007

CERN –ryhmämme yhteiskuvassa hiukkasilmaisimen alla. 26 tonnia painanut kuplakammio oli toiminnassa vuodesta 1973 vuoteen 1984.

Ryhmä fysiikan lukijoita Rovaniemen Lyseonpuiston lukiosta teki opintomatkan CERNiin, joka on Eurooppalainen hiukkasfysiikan tutkimuskeskus. CERN sijaitsee Ranskan ja Sveitsin rajalla Geneven kaupungin länsipuolella. Matkalla oli mukana myös muutaman muun lukion fysiikan oppilaita. Oppilaat kirjoittivat matkastaan ja kokemuksistaan päiväkirjaa.

CERN-lukioseminaari perjantaina 7.9.2007

Miikka Sarajärvi


Projektin ensimmäinen konkreettinen asia oli Jyväskylässä järjestettyyn CERN-lukioseminaariin osallistuminen.

Aamupäivän luennon mielenkiintoisin osuus oli Kimmo Tuomisen Teraera-luento. Saimme hieman ymmärrystä siitä, missä suhteessa hiukkaskiihdyttimien tehot ovat kasvaneet ja mihin halutaan päästä. Kuulimme myös aiemmin CERNissä vierailleen ryhmän kokemuksia matkastaan. Päivän aikana saimme lisää informaatiota CERN-projektista, jossa olemme mukana. Ohjelma yllätti laajuudellaan, mukana on viime vuosina ollut kouluja ympäri Suomea.

Lukiolaiset jaettiin ryhmiin, jotka valmistelivat esitykset annetuista aiheista. Tämän ansiosta tutustuimme hieman hiukkasfysiikkaan, jolloin CERNissä ei olisi aivan niin pyörällä päästään kuin ilman mitään pohjatietoja. Jyväskylässä tutustuimme ensimmäistä kertaa työpareihin kasvotusten ja suunnittelimme ryhmätöitämme.

Sokerina pohjalla oli tutustuminen Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen Syklotronilaboratorioon. Yliopiston kellarissa pauhaava, Suomen mittakaavassa iso kiihdytin oli vaikuttava laite, mutta vielä paremmin mieleen jäivät sen käyttäjät. Tiedemiehet olivat todella ylpeitä "pienokaisestaan" ja muistuttivat tämän tästä että jokainen osa on joko itse suunniteltu tai rakennettu, tai sitten molempia. Ja kaikki on asennettu omin voimin! Siten laitetta osataan myös korjata ja huoltaa itse. Tekniikka on ainutlaatuista, eikä kokonaista kiihdytintä tai sen osia voi tilata mistään.

Toinen mielenkiintoinen seikka oli tutkijoiden asenne: he tutkivat asioita, koska heillä on siihen mahdollisuus, ilman odotettavissa olevaa todellista hyötyä tai suurta löytöä. Tutkijoiden omaksi iloksi on ilmeisesti yksi jos toinenkin esine löytänyt tiensä kiihdytettyjen hiukkasten tielle.


Rovaniemen Lyseonpuiston lukion, Järvenpään lukion ja SYKin oppilaista muodostettu CERN –ryhmä ensimmäistä kertaa yhdessä Jyväskylän seminaarissa.

Sodankylän Tähtelässä perjantai 9.11.2007

Maiju Kuirinlahti

Aamulla Rovaniemelle saapui junalla muita CERN-projektiin osallistuvia oppilaita. Liityimme heidän joukkoonsa Lyseonpuiston lukion CERN-ryhmän kanssa, ja jatkoimme yhdessä matkaa pohjoisemmaksi Sodankylään.

Matka sujui rauhallisesti. Linja-autossa ei vielä hirveästi otettu kontaktia muiden koulujen oppilaisiin, jotka taisivat järkyttyä etäisyyksistä ja innostua poroista sekä lumesta. Tähtelään kuokattiin Kurkiaskan vesivoimalan kautta. Pienenkään vesivoimalan ympäristölle aiheuttamat muutokset tuskin jäivät epäselviksi.

Puolen päivän aikoihin saavuttiin Sodankylän geofysiikan observatoriolle. Observatorion johtaja Tauno Turunen kertoi revontulien olevan selvä viesti Maan ulkopuoliselle älykkäälle elämälle elollisen olemassaolosta täällä. Erityisten viestien lähettäminen ei siten ole erityisen mielekästä.

Aluksi filosofian tohtori Jyrki Manninen piti yleisesittelyn SGO:n yllättävän pitkästä historiasta. Tämän jälkeen hän jatkoi omasta tutkimuskohteestaan eli luonnon matalataajuisten radioaaltojen piirteistä. Sodankylässä ”kuunnellaan” avaruutta, ja Manninen soitti oppilaillekin suhinoita, vihellyksiä, aamukuoroa ja muita avaruudesta ja maapallolta (esim.salamoinnista) tulevia ääniä.


FM Jussi Markkanen esittelemässä EISCAT-tutka-asemaa.

Tähtelän tunnetuin maamerkki lienee EISCAT-järjestön (the European Incoherent Scatter Scientific Association) vastaanotintutka, jonka halkaisija on 32 metriä. Järjestö tutkii lähiavuruutta ja ilmakehää. Sillä on lisäksi tutkia Kiirunassa, Tromssassa ja Huippuvuorilla. Filosofian maisteri Jussi Markkanen esitteli järjestöä ja tutkaa. Kunnioitus tutkijoiden työtä kohtaan kasvoi, vaikka osa pojista epäilikin tutkaa käytettävän television katseluun.
FM Markkanen luennoi avaruusromusta, joka on Suomessa liian vähäiselle huomiolle jäänyt ympäristöongelma. Ahdistavaa kyllä, maapallolta ei kenties kohta ole poispääsyä avaruuteen jääneen, vaarallisen nopeasti liikkuvan romun takia. Tämän romun kerääminen on kansainvälisesti mietinnässä. Aeronomian toimintayksikön hoitaja Esa Turunen puolestaan piti mielenkiintoisen luennon revontulista.


FT Esa Turunen luennoi mm. revontulista ja ilmastonmuutostutkimuksesta.


Ryhmäytyminen vauhdissa: paluu Sodankylän SGOsta takaisin Rovaniemelle.

Ryhmähengen kohottamisen ja tietenkin vieraanvaraisuuden nimissä etelästä tulleet vieraat yöpyivät rovaniemeläisten kodeissa. Tämä osoittautui hyväksi vaihtoehdoksi, eipähän tarvinnut ventovieraiden kanssa lähteä reissaamaan.
Lauantaina aamulla klo 9.00 olimme Lyseonpuiston lukion fysiikan luokan pulpeteissa valmiina kuulemaan tiukkaa hiukkasfysiikan teoriaa, kun oppilaat esittelivät ryhmätöitään muille ryhmille.

Ensimmäinen esitelmä käsitteli jo löydettyjä hiukkasia ja niiden merkitystä eri hiukkasfysiikan teorioille. Uutena asiana tuli kvarkkien värivaraukset.

Seuraavan esitelmän aiheena olivat vielä löytymättömät hiukkaset, eri teorioiden ”vaatimat” hiukkaset sekä pimeä aine ja energia. Näistä ehkä mielenkiintoisin aihe kuulijoille oli Higgsin hiukkasen metsästys. Juuri näitä CERNissä koitetaan hiukkaskiihdyttimillä havaita. Tässä vaiheessa kukaan ei vielä oikein ymmärtänyt, että CERNiin rakennettava 27 km pitkä LHC -hiukkaskiihdytin on lähes ainoastaan Higgsin hiukkasen löytämistä varten. Jos Higgsin hiukkasta ei havaita, koko projekti on sitten siinä.


Plasmapallo

Kolmas esitelmä oli supersymmetriasta ja hiukkasten ja perusvuorovaikutusten yhtenäisteorioista. Varsin vaikea aihe esitettiin mainiosti ja hyvin havainnollistettuna.

Päivän neljännen esitelmän aihepiirinä oli CERNin poikimat keksinnöt. Mainittavin näistä on tietenkin WWW eli World Wide Web. Myös lääketiede on hyötynyt hiukkasfysiikan keksinnöistä, kuten röntgenkuvauksesta.

Lauantain päätti esitelmä hiukkasfysiikan historiasta sekä CERNin hallinnosta ja rahoituksesta. CERNin organisaatiokaavion tärähtäessä taululle mielenkiinto lisääntyi. Kävi ilmi, että CERN on kaikin puolin mittava niin rahoitukseltaan kuin projekteiltaan ja organisaatioltaan.


Ryhmätöiden purkupäivä Lyseonpuiston lukiolla.

Geneve 28.11.2007

Anne Kolehmainen


Ensimmäinen aamu Genevessä, ja herätys oli ennen kukon laulun aikaa! Tosin kello 7.30 lähtö oli ehkä turhan aikainen, koska matka nuorisohostellista Geneven keskustasta CERNiin ei ollut kovinkaan pitkä. Saavuimme CERNin edustalla olevalle bussipysäkille jo kahdeksalta, tunti ennen sovittua tapaamisaikaa. No, pieni aamulenkki Ranskan puolelle ei tehnyt lainkaan pahaa, vaikka olikin aika kirpeä pakkasaamu. Ranskan puolella käynnin lisäksi saimme ihailla komeita maisemia, sillä CERNiä kiertävän piikkilanka-aidan lisäksi sitä ympäröivät myös korkeat ja jylhät Alpit ja Jura-vuoristo.

Tapasimme opetushallitukselle työskentelevän projektipäällikkö Riitta Rinta-Filppulan ja suuntasimme yhteen tutkimuskeskuksen rakennuksen luentosaliin. Riitan puheenvuoro vierailumme tavoitteista sisälsi vertauskuvan meistä CERNiin tulevista opiskelijoista. Fysiikan opiskelijat ovat kuin vuoristokiipeilijöitä, jotka harjoittelevat kiipeämistä ylemmäs fysiikanopettajansa johdolla. Fyysikot näkevät vuoriston komeana maisemana, kun tavallinen tallaaja tuskin erottaa huippua vuoren juurelta tähyillessään. CERNiin tutustujina teemme ikään kuin helikopterimatkan huipulle ja tutustumme tarkemmin joihinkin pieniin yksityiskohtiin. Tällaiselta visiomme siis näytti; ei pahalta ollenkaan!

Heti Rinta-Filppulan perään meillä alkoi seuraava luento CERNin yleisesittelyllä ATLAS -kokeen talousjohtajan Markus Nordbergin pitämänä. Mukaansa tempaavan ja vauhdikkaan esityksen jälkeen tuskin kukaan oli sitä mieltä että fyysikot ovat vain narisevia ja kuivia luennoitsijoita. (Sivuhuomautuksena sanottakoon että luento kesti rapiat pari tuntia ja vielä toiset saman verran olisi varmasti vielä mennyt!) Luento sisälsi muun muassa tietoa teleportaatiosta eli aineen siirtämisestä paikasta toiseen. Nordbergin mukaan ei kuitenkaan olisi kannattavaa yrittää selittää isän kaljat jääkaapista kähvellettyä, että kyse saattaisi olla teleportaatiosta, ja kaljat saattaisi löytyä vaikka Järvenpään Essolta. (Hiukkasilla se onnistuu, kaljatuopilla ei luultavastikaan.)


Ensimmäinen luennoitsijamme Markus Nordberg odottamassa irtipääsyä. Luvassa vauhdikas CERNin yleisesittely.

Iltapäivällä lähdimme tutustumaan Ranskan puolelle CMS-koeasemalle, ja laskeuduimme sadan metrin syvyyteen maan alle kummastelemaan 35 metriä pitkää hiukkaskiihdyttimen osaa.


CMS –asemalla hissi vei meidät 100 metriä alas maanuumeniin.

Toivoa sopii, että kaikki piuhat ja kytkökset ovat osuneet insinööreillä ja asentajilla paikoilleen, sillä muutaman kymmenen tuhannen piuhan pätkän joukosta yhden löytäminen voi olla melko työlästä!


CMS –asema valmistumassa kevään mittauksiin.

Geneve 29.11.2007

Antti Korva


Päivä alkoi jälleen aamupalalla ja bussimatkalla CERNiin, jossa tapasimme Tuija Karppisen ja Katri Lassila-Perinin. Katri kertoi meille, kuinka hiukkaskiihdyttimet toimivat ja mihin niitä käytetään. Luento oli luova, koska hän esitti meille kysymyksiä ja saimme koota tietojamme pienissä ryhmissä.
Kuva: Ryhmätöiden kimpussa Katri Lassila-Perinin luennolla: hiukkaskiihdyttimet/hiukkasilmaisimet ja hiukkasfysiikan tulevaisuuden haasteita.

Päivä jatkui ruokailulla CERNin ruokalassa. Lounaan jälkeen alkoi Samuli Heikkisen luento siitä, mitä tapahtuu CERNissä LHC -kiihdyttimen jälkeen. Luento oli hyvä, sillä sen aikana moni varmasti huomasi, ettei tarvitse olla huippufyysikko päästäkseen CERNiin töihin. Samuli on diplomi-insinööri eikä tiennyt varsinaisista hiukkastutkimuksista paljoa. Hän oli erikoistunut etsimään parasta ainetta hiukkasputkiin, jotta ne kestäisivät mahdollisimman pitkään. Samuli kertoi myös uudesta kiihdyttimestä, jota on suunniteltu rakennettavaksi Geneveen. Se olisi suora eikä ympyrä, kuten LHC on.


Rovaniemeläissyntyinen diplomi-insinööri Samuli Heikkinen kertoo tekemästään materiaali-tutkimuksesta.

Lopuksi oli päivän kohokohta eli tutustuminen ATLAS-koeasemaan. Se sijaitsee noin 100 metriä maan alla, jossa on kerrostalon kokoinen hiukkasten havaitsija. Tällä havaitsijalla pyritään löytämään Higgsin hiukkasesta syntyneitä hajoamistuotteita, joiden avulla pystyttäisiin todistamaan itse hiukkasen olemassaolo. Meitä oli opastamassa kaksi tutkijaa, Miikka Kotamäki ja Mark Hatch. Meidän porukka jaettiin kahteen ryhmään ja toinen puoli meni Miikan mukaan ja toinen Markin mukaan. Mark puhui englantia niin selvästi, että kaiken ymmärsi. Kiersimme koeaseman, matkan aikana esittelijät kertoivat koeasemasta, sen laitteistosta ja rakentamisesta sekä siitä, miten tutkiminen tapahtuu. Näimme sattumoisin myös muistolaatan havaitsimen kyljessä, laatta oli laitettu menehtyneen hiukkastutkijan muistoksi.


ATLAS –asema.

Geneve 30.11.2007

Lari Haataja


Päivä lähti käytiin suomalaisen tekniikan tohtorin Jukka Klemin luennolla Globaalista hajautetusta laskennasta ja Grid-projektista. Vuonna 2008 käyttöön otettava LHC tulee tuottamaan noin 10-15 petatavua, eli miljoonaa gigatavua, dataa vuodessa. Tämä on yli tuhat kertaa suurempi määrä informaatiota, kuin se mitä maailmassa painetaan vuosittain kirjoihin. Toisin sanoen noin 1% koko ihmiskunnan vuosittain tuottamasta informaatiosta. Jopa supertietokoneet kalpenevat tämän informaatiomäärän rinnalla. Hajauttamalla datan analysointi noin sadalletuhannelle tavallisille tietokoneille, saadaan riittävästi laskentatehoa LHC:n tarpeisiin. Suuri osa tietokoneista tulee sijaitsemaan CERNin tietokonehallien lisäksi eri instituuteissa ja tietokonekeskuksissa ympäri maailmaa, mutta kuka tahansa muukin voi ”lahjoittaa” oman kotikoneensa luppoajan tieteen hyväksi, esimerkiksi LHC@HOME -projektin kautta.


Globaalisti hajautetusta laskennasta ja Grid-projektista luennoinut tekniikan tohtori Jukka Klem keskustelemassa opiskelijoiden kanssa.

CERNin tietokonehallien katsastamisen jälkeen seurasi luultavasti yksi matkan odotetuimmista luennoitsijoista, nimittäin Michael Doser luennoi meille antimateriasta, jonka jälkeen tutustuimme antimateriakoeasemaan. Antimateriahan on sitä mystistä ainetta, jota maailmankaikkeuden pitäisi olla pullollaan, mutta jota ei siitä huolimatta löydy juuri mistään.


Antimateriaa kahlitsemassa

Kaiken kaikkiaan CERNin vierailu oli upea kokemus ja toteutus oli onnistunut. Hyvien kokemuksien siivittämänä jätimme CERNin taaksemme ja otimme kurssin kohti Yhdistyneiden Kansakuntien Geneven päämajaa, jonne pääsee CERNistä kätevästi bussilla. Saimme heti bussista noustuamme ihailla YK:n tonttia vastapäätä sijaitsevaa Punaisen Ristin päämajaa. Päästyämme YK:n turvatarkastuksesta läpi suuntasimme kohti päärakennusta. Matkan varrella tapasimme myös pihaa koristavat riikinkukot. Odoteltuamme hetken eteisaulassa, oppaamme saapui antamaan meille tiivistetyn version YK:n historiasta, rakenteesta ja yleisestä toiminnasta, kierrättäen meidät samalla tärkeimpien tilojen läpi. Täytyy kyllä tunnustaa, että pitkän päivän jälkeen jopa tiivistetty versio aiheutti melko voimakasta aikadilaation tunnetta.


Valoa tunnelin päässä

Geneve 1.12.2007

Hannu Härkönen


Lauantaiaamuna heräsimme hyvin nukkuneina ja pirteinä. Tosin joillain edellisen illan fondueillallinen painoi vielä vatsassa. Kun lopulta olimme kaikki hostellin pihalla linja-autossa, lähdimme Chamonixin suuntaan.

Pian yhä ylemmäs nouseva horisontti alkoi antaa viitteitä määränpäästä. Tie oli rakennettu jokiuoman pohjalle, joten turkoosi pieni vuoristojoki kulki suurimman osan matkasta tien vierellä. Tie kuitenkin erkani joesta, ja pian saavuimmekin Chamonixiin. Kaupunki sijaitsi laaksossa, jota ympäröivät jylhät vuoret. Olimme jo aiemmin saaneet kuulla, että Aguille du Midi –kaapelihissi oli vuosihuollossa. Harmi, sillä kyseisellä hissillä olisi päässyt 3842 metrin korkeuteen roikkuen kaapelin varassa.



Turkoosi vuoristopuro

Vaikka kaapelihissit olivatkin seisokissa, halusimme päästä niin korkealle kuin mahdollista. Ostimme junaliput Montenversiin, joka sijaitsee 1913m merenpinnan yläpuolella. Olihan siellä komeat maisemat. Syvällä kanjonissa kulki pieni puro, tai ainakin se näytti pieneltä lumihuippuisten vuorien keskellä. Uomassa kulkeva Mer de Glace -jäätikkö on Alppien toiseksi suurin peräti 14 kilometrin pituudellaan, 1800 metrin leveydellään ja 400 metrin keskisyvyydellä. Jäätikkö liikkuu kuulemma jopa 90 metriä vuodessa. Räpsimme kuvia aikamme, kävimme syömässä ja sitten lähtikin juna takaisin Chamonixiin. Ehdimme kuitenkin Antin, Juhanan ja Tuukan kanssa ottaa lumisotamatsia.


Alppien toiseksi suurin jäätikkö Mer de Glace

Aikaa oli vielä reilusti jäljellä, joten lähdimme bussilla kiertelemään vuoristoteitä. Kamerat lauloivat ja jarrulevyt kuumenivat. Iltapäivällä saavuimme Montreauxiin, joka myös sijaitsee Genevejärven rannalla. Rannalla oli markkinakojuja, joissa myytiin suklaata, juustoja, hajusteita ja kaikkea muuta enemmän tai vähemmän Sveitsille tyypillistä. Löysimme jopa Finland's restaurantin – kodan, jota piti ranskaa puhuva nainen saamelaisvaatteissa. Eipä ole ihme, että Keski-Euroopassa ihmiset kuvittelevat suomalaiset saamelaisvaatteissa juoksenteleviksi poromiehiksi. Sanaakaan ei paikassa puhuttu suomea, mutta olipa myynnissä sentään Lapin Kultaa. Ainakin jotain suomalaista kodasta siis löytyi. Kello alkoi olla jo sen verran, että lähdimme ajelemaan takaisin Geneveen.

Genevessä kävimme tuhoamassa nälkämme kebabeilla, minkä jälkeen lähdimme tutkimaan kaupungin yöelämää. Genevessä on paljon rikkaiden ihmisten yöklubeja, joihin tavalliset ihmiset eivät niin vain pääsekään. Vaatimuksena tuntui olevan aina joko puku, varaus tai peräti kutsu. Crystal Clubilla oli punainen matto, musta nahkainen ulko-ovi ja pihalle peruutti varmaan 15 metrinen limusiini. Löysimme lopulta kuitenkin mieluisan paikan ja hauskaa oli joka tapauksessa.

Geneve 2.12.2007

Tuukka Hyvärinen


Sunnuntaiaamuna saimme nukkua pitkään, mikä tuntui pitkäksi venähtäneen illan jälkeen mahtavalta. Aamiaisen jälkeen pakkailimme loputkin tavarat laukkuihin ja lähdimme lentokentälle.

Turvatarkastus sujui taas kerran vaivattomasti ja jäimme odottelemaan koneen nousua. Mietimme samalla mennyttä matkaa. Vähän ennen koneen nousua meidän nimemme (jotka kuulostivat sangen hupaisilta ranskalaisesti lausuttuna) kuulutettiin, koska meidän istumapaikkojamme koneessa oli muutettu. Ilmeisesti oli tullut syötyä vähän liikaa, sillä meidät siirrettiin koneen etuosaan painon jakautumisen tasoittamiseksi.

Koneessa juttelimme vielä menneestä matkasta ja katselimme joitakin reissusta otettuja kuvia. Loppulennosta väsymys alkoi jo painaa kuitenkin useampia ja jokunen ehti tunnin, puolitoista nukkuakin. Helsinkiin saavuimme aikataulun mukaisesti kello 23 aikoihin. Kentältä lähdimme kukin mitenkin yöpaikkoihimme.


Takaisin kotiin!