Fysiikan maanalaisen tutkimuksen nykytila Suomessa

Transkriptio

1 Fysiikan maanalaisen tutkimuksen nykytila Suomessa 1. kosmisten säteiden koe EMMA 2. LAGUNA-infrastruktuuritutkimus Timo Enqvist Oulun yliopisto Oulun Eteläisen instituutti IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 1/10

2 Kosminen Säteily Yleistä suurienergiset kosmiset säteet 1 Avaruudesta tulevat suurienergiset hiukkasia energia välillä ev ev uskotaan: hiukkasia (atomi-ytimiä) aina rautaan saakka historiallinen syy: kosmiset säteet γ, e, p, d, raskaat ytimet,... Koostumus ja alkuperä tunnetaan huonosti suurilla energioilla syntypaikkoja esimerkiksi supernovaräjähdyksen shokkiaallot Energiaspektrin erityispiirteitä: polvi- ja nilkka-alueet jotain tapahtuu, mutta mitä??? Tutkimuksen päämäärä: kosmisten säteiden koostumuksen ja alkuperän (lähteiden ja kiihdytysmekanismien) selvittäminen: suurilla energioilla epäsuora menetelmä ongelma: pitää luottaa fysiikkaan, jota ei ole testattu Kosmisten säteiden mahdollisia lähteitä supernovaräjähdykset, pulsarit, kvasaarit,... nilkka-alue: siirtymä Linnunradan ulkopuolelle? IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 2/10

3 Kosminen Säteily Yleistä suurienergiset kosmiset säteet 2 Kosmisen säteilyn vuoksi LAGUNA-ilmaisimet syvälle maan alle µ-vuo maan pinnalla noin 150 Hz/neliö Hyötykäyttö muinaisen pyramidin tutkiminen Meksikossa sopisi joissain tapauksissa malmioiden etsimiseen ilmakuuron yhteys pilvien muodostumiseen? Hiukkaskiihdyttimillä ei päästä (vielä) tutkimaan näin suuria energioita LHC Cernissä auttaa Tutkittu jo useita vuosikymmeniä (alkoi 1912) ilmapallot satelliitit ja suuret maanpäälliset ilmaisimet Tutkimus erittäin aktiivista maailmalla käynnissä lukuisia kosmisten säteiden kokeita polvialueen yläpuolella (kuten Pierre Auger ja KASKADE- Grande -kokeet) EMMA Experiment with MultiMuon Array Kosmisten säteiden koe Pyhäsalmella IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 3/10

4 Kosminen Säteily Energiaspektrin polvi-alue IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 4/10

5 Experiment with MultiMuon Array Uudentyyppinen kosmisten säteiden koe Pyhäsalmen kaivoksessa 75 metrin syvyydellä Ensimmäinen suuremman luokan fysiikan koe Pyhäsalmella oma tieteellinen ohjelma tärkeä osoitus LAGUNA-yhteisölle, että Pyhäsalmella pystytään kvtason tutkimustyöhön Tutkitaan suurienergisiä kosmisia säteitä polvialueen koostumus Idea: kallio suodattaa pois matalaenergiset myonit (50 GeV) Uudentyyppinen koe: mitataan myonien lukumäärää ja levenemää maan alla matalalla syvyydellä IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 5/10

6 Experiment with MultiMuon Array Kokeen suunnittelu alkoi 2005, rakentaminen 2006 ja valmistuu 2010 tieteelliset mittaukset saadaan käyntiin jo syksyllä 2009 kokeen kesto 5 10 vuotta EMMA-koe koostuu yhdeksästä noin 15 neliön mökistä Ilmaisinpinta-ala noin 130 m 2 (yhdessä tasossa), kaikkiaan noin 250 m 2 Ilmaisimina käytetään sekä Cernistä saatuja LEP-törmäyttimen ilmaisimia (DELPHI-koe) että Venäjällä valmistettavia uusia EMMA-kokeeseen räätälöityjä pienikokoisia tuikeilmaisimia saataneen ilmaisimia myös Karlsruhesta IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 6/10

7 Ilmaisimien suojarakennukset mökit 75 metrin syvyydellä Luolan olosuhteet ph 3 (vesi) RH 100 % T (9±1) C Mökkien sisällä RH % T C hyvät laboratorioolosuhteet IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 7/10

8 Ilmaisimien suojarakennukset sisäkuva IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 8/10

9 Yhteenveto Suurienergisten kosmisten säteiden koostumus ja alkuperä edelleen huonosti tunnettuja EMMA-koe on ensimmäinen suuri fysiikan koe Pyhäsalmen kaivoksessa rakennusvaiheessa, valmistuu 2010 ensimmäiset tieteelliset mittaukset alkuun syksyllä 2009 kesto 5 10 vuotta Uudenlainen kosmisten säteiden koe mitataan vain suurienergisiä myoneja Tutkii kosmisten säteiden koostumusta niin sanotulla polvialueella protoni/rauta -suhde Koetta toteuttaa kansainvälinen kollaboraatio Rahoitus: EU EAKR / OLH IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 9/10

10 Kollaboraatio & Kiitokset T. Enqvist, J. Joutsenvaara, P. Kuusiniemi, L. Olanterä, T. Räihä, J. Sarkamo, T. Jämsén, I. Usoskin University of Oulu, Finland E. Heikkilä, P. Jones, T. Kalliokoski, K. Kolos, W.H. Trzaska University of Jyväskylä, Finland L. Bezrukov, L. Inzhechik, B. Lubsandorzhiev, V. Petkov RAS/INR, Moscow, Russia H. Fynbo University of Århus, Denmark Tieteellistä yhteistyötä myös Karlsruhen teknillisen korkeakoulun ja Pariisin yliopiston kanssa Kiitokset Suomen Akatemia, Magnus Ehrnroothin Säätiö, Väisälän Rahasto, Suomen Kulttuurirahasto, Wihurin Rahasto IX Kerttu Saalasti -seminaari, , Pyhäsalmi 10/10