Flrysikko Higgs iuhli. löytymistä 4. z.totz

Transkriptio

1 H elsin 6tN S.rrwonÄ1..7.A0,S Vahva todiste himoitusta Higgsistä Higgsin hiukkasta on kaivattu tukemaan fysiikan perusteoriaa. Mutta vielä pitäisi varrnistaa pari asiaa. Nyt on löytynyt sen näköinen hiukkanen' t N -famo t'r^r Flrysikko Higgs iuhli nimikkohiul«kasensa löytymistä 4. z.totz Suosionosoitukset kaikuivat Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Genevessä keskiviikkona, kun Cemin tutkiiat kertoivat löytäneensä uuden hiukkasen, ioka voi hyvinkin olla kaivattu Higgsin bosoni. Jo 196O{uvulla hiukkasen ennustanut Peter Higgs iloitsi uutisesta. Hiukkanen antaa teoriassa massan muille hiukkasille. uutiset A s

2 JUHLAN tuntua oli ilmassa. Matti Mielonen TAPUTUKSIA! Kumpulan kam- puksella varmistui keskiviikkona ainakin se, että kylmiin havaintoihin ia jäätäviin todennäköisyyksiin keskittyvät fyysikot voivat lämmetä. Suosionosoitukset aiheutti tieto, että hiukkastutkijoiden etsimä Higgsin hiukkanen on ilmeisesti löytynyt Euroopan hiukkastutkimuskeskuksessa Cernissä. Ainakin on löytynyt uusi hiukkanen, joka on kuin Higgs, vaikka lopullisen varmaa se ei ole. Higgsin hiukkasta on etsitty, koska sen kokoinen aukko on hiukkasfysiikan vallitsevas- sa teoriassa, joka on muuten osoittautunut toimivaksi. Tieto uudesta hiukkasesta tuli suorassa videolähetykses- sä Sveitsistä Genevestä. Cernin tutkiioiden esityksiä seurasi kymmeniä tutkijoita, opiskeli ioita ja toimittajia Helsingin yliopiston fysiikan laitoksen seminaarihuoneessa Kumpu- lassa. MurrA ollaanpa nyt oikein tarkkoja uuden hiukkasen "Tämä on läpimurto hiukkasfysiikan tutkimukselle", HS l suhteen. Nyt on siis virallisesti vahvistettu Higgsin hiukkasta suuresti muistuttavan alkeis- professori Paula Eerola sanoi. Cernin valtava hiukkaskiih- dytin on alkanut tuottaa niitä hiukkasen'olemassaolo, CMSilmaisimen johtaja oe. Incandela korosti lähetyksessä. "Siitä on hyvin vahva näyt- tuloksia, joita siltä on toivottu. "Olemme löytäneet hiukkasfysiikan puuttuvan kulma- kiven", Cernin iohtaja Rolf tö", Incandela Heuer ilbitsi, kirrtaruudus sa. "Me alusta mukana olleet emme o andeet,luvitella, että ehditään eläkkeelle ennen täl- kuitenkin myönsi. laisia tuloksia", sanoi profes:sori forma Tuominiemi, joka oli kaksikymmentä vuotta sit- ten perustamassa CMS-ilmaisinta. Talon kokoinen laite on yksi keskeisistä havaintovälineistä Cernin thc-kiihdyttimen 27 kilometrin mittaisella kehällä. Juuri CMS:n ja toisen ilmaisimen Atlaksen tutkiiat vahvistivat suuren löydön keski viikkona. Sadoissa miljoonissa hiukkasten törmäyksissä on syntynyt hyvin Higgsin kaltaisia hiukkasia. Siitä löytyvät selvät merkit tietokoneiden piirtämillä käyrillä. Todennäköisyys, että näin vahvasti Higgsin hiukkaselta vaikuttava poikkeama käyrällä olisi syntynyt sattumalta, on vain yksi kolmesta miljoonasta. Tutkijat välttivät vahvista- masta Higgsin löytymislä, vaikka taputuksista päätellen löytyi - tämä on tiedettä. Sanotaan sitten, että löytynyt hiukkanen on vähintään Higgsin kaksosveli. Sen massa on juuri niin suuri kuin hiukse kasfysiikan vallitseva teoria ennustaa. Standardimalli luettelee ai- suus on se, että se antaa massan muille hiukkasille. Muut hiukkaset ikään kuin netta muodostavat hiukkaset ja luonnon perusvoimia välit- uivat Higgsin tävät hiukkaset, joista yksi on Higgsin bosoni. Higgsin hiukkasen erikoi- ulottuu universumin laidalta hiukkasten muodostamassa meressä, ioka toiselle ja on joka paikassa. Kevyt hiukkanen ui Higgsin _ ta kuin sen massa, CMS:llä työskentelevä tutkiia Mikko Voutilainen muistutti. Alkeishiukkasilla on taa, yllätys yllätys", Atlas-ilmaisimen johtaja Fabiola Gianotti korosti Genevessä. esi- merkiksi sellainen keskeinen ominaisuus kuin spin, jonka DATAA tarvitaan, koska Higgs pitää seuloa esiin hirvittävästä voisi hyvin karkeasti määritel- määrästä hiukkasrojua, jota syntyy protonisuihkuien tör- lä jonkinlaiseksi pyörimisnopeudeksi. Hiukkaset ovat mätessä thc-kiihdyttimessä. pistemäisiä, joten ihan hyrrän pyörimisestä ei ole kymmeniä. "Se on ongelma, törmäyksiä on vähän", Tuominiemi sansi. Vaikeutta lisää, että Higgs öi iätä iälkiä ilmaisimiin, vaan se hajoaa uusiksi hiukkasiksi. Se pitää etsiä tämän törmäysrbvalohiukkasia syntyy muiden- tää. töytynyt hiukkanen piilottelee muitakin ominaisuuksiaan, vaikkd näyttää tutrrlta. "Se näyttää Higgsin hiukkaselta, koska sitä olemme etsineet. Pitää tehdä lisää töitä, et- tä Higgsiä muistuttavia hiukkasiion havaittu sadoissa miljardeissa törmäyksissä vasta jun avulla. Pulmana vain on, että samoja hiukkasia kutän kyse. Mutta spin-luku pitää määrit- se varmistuu", professori Eerola vahvisti Helsingissä. "Tarvitsemme vielä lisää da- "Eml4e osanneet kuvitella, että ehditään eläkkeelle ennen tällaisia tuloksia." Professori Jorma Tuominiemi kentässä eri tavalla kuin raskas hiukkanen, kuten hauki ui sulavammin kuin ihminen. "Vuoden loppuun mennessä saadaan ehkä lisää tietoa. On kuitenkin epäselvää, pystyy ö thc.tuottamaan riittävästi törmäyksiä Higgsin vahvistä- miseksi ennen ensi vuoden pitkää huoltokatkoa", Voutildinen pohti. l HlccstN hiukkasen olemassaoloa ei vielä täysin vahvistettu, koska havaitusta hiukkasesta ei tiedetä varmasti muu-

3 .x W :!. \u\ -ltoft iit:"'/& lr*,, ;,,a ',:.lr; _f * t't -l w ja Lauri wendland seurasivat keskiviikkona Kumpulassa suoraa lähetystä Jorma Tuominiemi (vas.), Tomas Und6n, Mikko voutilainen Higgsin bosoni on hyvinkin saattanut löytyä' Euroopan hiukkastutkimuskeskuksesta. Siinä kerrottiin, että iitraan etsitty

4 Hiukkasfysiikka on kaivannut Higgsin bosonia I Nykyisen teorian mukaan on kahdenlaisia alkeishiukkasia. On ainehiukkasia eli fermioneja ja välittäjähiukkasia eli bosoneja. Bosonit välittävät voimia hiukkasten välillä. Higgs on yksi välittäjähiukkasista. Teorian mukaan se antaa massan muille hiukkasille. O Tavallinen aine koostuu ylös-ja alaskvarkeista ja elektroneista. Muita kvarkkeja ihminen voi tuottaa hiukkaski ihdyttimissä, mutta ne ovat lyhytikäisiä. O Haamumaisia neutriinoja syntyy esimerkiksi Auringon ydinreaktioissa. Niitä syöksyy maapallon ja ihmisten läpi koko ajan miljardeja ilman, että huomaamme mitään. O) Fotoni eli valähiukkanen välittää säh kömagneettiste voimaa. Valo eri aallonpituuksineen koostuu fotoneista. o z- ia w-bosonit välittävät heikkoa ydinvoimaa. Atomin ytimen hidas radioaktiivinen säteily synnyttää Z- ja W-bosoneita. O Gluoni välittää vahvaa voimaa. Se'Bitää kvarkit kiinni toisissåan, jolloin niistä tulee esimerkiksi atomin ytimen protoneita ja nedtroneita. It,',), r,å,.{# ls.t; outo ll dll s pohja (down) ll (strange)ll ( Hmm MH AH lelh HJH ME Lähde: Professori Paula Eerola, Helsingin yliopiston fi/siikan laitos grafiikka: AK' / HS :t.i TAUsTA { eeter Higgs juhlii samppanjalla Hlccsl]{ hiukkanen sai nimensä Edi nburgh in yliopiston tutkijalta Peter Higgsiltä, joka ennusti sen vuonna Higgs oli keskiviikkona Genevessä, kun Euroopan hiukkastutkimuskeskus (Cern) kertoi uudesta bosonista. Higgs ei uutistoimistojen mukaan vahvistanut, onko uusi hiukkanen hänen nimikkobosoninsa, mutta hyvin lähellä se hänestä on. "Uskomaton saavutus ja vielä minun elinaikanani'i Higgs,83, sanoi. Hän pyysi BBC:n mukaan perhettä panemaan samppanjaa viilenemään. Hlccsrl{ lisäksi teoriaa kehitteli viisi muuta tutkijaa, Frangois Englert, Robert Brout, Gerald Guralnik, Carl Hagen ja Tom Kibble. Higgsin nimiin teoria pantiin 1970-luvulla. Kuulu isa brittifyysikko Stephen Flawking totesi BBC:n mukaan, että Higgs ansaitsisi Nobelin palkinnon. Vallitseva hi u kkasfysi ikan standardimalli tarvitsee niin sanotun Higgsin mekanismin selittämään muiden hiukkasten massan ja valohiukkasen massattomuuden. uudeil bosonin löytymisestä kertoi kaksi tutkimusryhmää, CMS-ilmaisimella ja Atlas-ilmaisimella työskentelevät. CMS sai hiukkasen massalle vähän pienemmän lukeman kuin Atlas, mutta ero ei ole merkitsevä. Higgsin bosoni selittää vain neljä prosenttia maai lmankai k- keuden massasta. Valtaosa on pimeää ainetta ja pimeää energiaa. Nykyteoriaa voidaan ehkä laajentaa, jolloin havaittu hiukkanen voisi olla yksi Higgs monista. Asia on vielä täysin auki. EURooPAN hiukkastutkimuslaitos Cern on Sveitsin ja Ranskan rajalla Genevessä. Keskusta tukee 20 jäsenvaltiota, joista yksi on Suomi. Cernissä työskentelee tutkijaa, ja vieraile-' via tutkijoita on Syyskuussa 2008 Cern käynnisti maailman suurimman hiukkdskiihdyttimen (LHC), jonka tärkeimpiä tehtäviä on ollut Higgsin bosonin löytäminen. Varsinai et kokeet alkoivat keväällä Matti Mielonen

5 AAHVL r-t rt "7-Åö,Å Nyt löpyihiggsin hiuld<anen o -o -mlssa ovat va{ohiuld«aset? Kumpulan kampukselle Helsinkiin kerääntyi runsaasti kiinnostunutta yteisöä seuraamaan tutosten jutkistamista suorassa l.ähetyksessä.

6 Htukkaset: Seuraavaksi ffysikot aikovat paneutua pimeaan arneeseen, luvassa uutta tietoa VESAVANHALAKKA Aamutehti, Hel.sinki Euroopan hiukkasfusiikan tutkimuskeskuksessa Cernissä keskiviikkona julkistettu tulos pitkääin etsityn Higgsin hiukkasen löyrymisestä on merkittävä saavutus, sillä se antaa suuntaa hiukkas&siikan tulevalle tutkimukselle. Ovi uusien löytöjen maailmaan on nyt avatru. - Me hiukkasfrysikot tutkimme aineen perusrakennetta. On aivan mahtava4 kun löytyy jotain uutta, Helsingin yliopiston professori Paula Eerola kuvaili tunnelmiaan puolilta päiivin päät rreen seminaarin jdlkeen. Eerola on Suomen Cern-tutkimusta koordinoivan ja siikan tutkimuslaitoksen puitteissa toimivan CMS-tutkimusohjelman johtaja. Eerola seurasi suoraa lfietystä seminaarista lsrrnmenien muiden fyysikkojen kanssa Helsingin yliopiston fusiikan laitoksella Kumpulan kampuksen Physicum-rakenriuksessa Kolrti s u persym m etriaa Vaikka np löytynyttii hiuli&asta varmistetaan lisätutkimuksilla Higgsin bosoniksi vielä ainakin loppuvuosi, firysikot ovat suunnanneet katseensa jo kohti uusia haasteita -Painopiste siirq,y jatkossa muun mu sa pimeän aineen tutkimiseen. Yksi ehdokas pimeäksi aineelsi on niin kutsuttu supersymmetrinen hiul.<kanen, Eerola sanoo. Supersymmetriset hiukkaset ovat tunnetun hiukkasmaailman älkeishiukkasten varjohiukkasia Teorian mukaan ne poikkeavat hieman ominaisuudeltaan tunnetui ta hiukkasista. Higgsin hiukkanen voi johtaa Suomalaisia Cern-tutkimusryhmiä johtavan Pauta Eerolan taustatta näkyy hiukkastörmäysjäänteitä, jottaisten joukosta Higgsin hiukkasen jätjet töytyivät. ndiden varjohiukkasten jåiljille, siikan peruskivi selittiiä tln"esilläsiitäväi ou"ot"*"så"jåp" il hii.6;i:" rriia"" "Itir"t'"" Fdila viisi erilaista versiota- Higgsin hiukkanen on tärked, sillä se mäåirittää muiden alkeishiukkasten massan. Se siis tekee aineen olemassaolon mahdolliseksi. Higgs tuottaa maailmankaikkeuteen voimakentän, jossa muut hiukkaset vaeltavat. Erilaiset alkeishiukkaset etenevät siinä eri tavalla: osa vaivattomammin kuin toiset osa nihkeiisti kuin hunajapurkin pinnalla epätoivoisesti eteen'päin tarpova kiirpänen. giggsin hiul&anen on viimeinen puutfuva palanen niin kutsutussa hiukkasfysiikan standardimallissa. Tåimä hiuld<asfr- suhteet. Eerolan mukaan keskiviikon tulosten jåilkeen kaikki näyttää hyv:iltä. Löydetty hiukkanen käy hyvin yksiin Higgrsiä koskevien ennusteiden kanssa. -Tosin nyt löydetyn hiukkasen ominaisuuksia on mitattava vielä lisäii jottä lopullinen varmistus saadaan. Tiimäin j iilkeen luvassa on p aljon uutta tietoa- Standardimalli ei ole se viimeinen ja tiiydellinen hiukkasteoria. -Standardimalli voi olla vain osa jotain laajempaa rakennelmaa. Sevoi esimerkiksi ollayksi supersymmetrisistä hiukkasista kertovan teorian osa. Mitä tapahtui Kahden tutkimusryhmän edustajat kertöivat tutkimustensa tutoksista. CMS-ryhmän johtaja kertoi ryhmän saaneen patjon havaintoja uudesta hiukkasesta, jonka massa on 125 GeV eti gigaelekronivolttia, ATLAS-ryhmän johtaja kertoi ryhmän töytäneen Lähes samanmassaisen hiukkasen. Teoria ennustaa Higgsin hiukkasen massan otevan 125 GeV.