Fysiikan ryhmä Cernissä

Oikealta Jani Tarhonen, Iiro Kutramoinen, Riikka Talvinen, Vilma Lehtonen, Antti Karvonen, Tommi Mannila, Ilari Peltonen, Matti Niemi ja kiihdytinputken mallipätkä

Kotimaan kamara jäi alapuolellemme, kun Finnairin lento Geneveen nousi ilmaan viime isänpäivänä. Matkassa oli seitsemän Joutsan lukion opiskelijaa opettaja Matti Niemen johtamassa ryhmässä. Seuraavat päivät ryhmämme tutustui Genevessä Euroopan hiukkasfysiikan tutkimuskeskukseen CERNiin. Matka oli yksi Opetushallituksen järjestämistä lukiovierailuista kohteeseen. Samalla reissulla olivat mukanamme myös Nivalan ja Oulaisten lukiot. Kokonaisuudessaan seurueemme koostui 21 lukiolaisesta ja kolmesta opettajasta. Matka oli omarahoitteinen, eli keräsimme matkoihin ja majoitukseen tarvittavat rahat myymällä karkkeja, keksejä, sukkia ja hammasharjoja. Lisäksi saimme avustuksen lukion kalenterirahastosta sekä Opetushallitukselta. Matkamme pohjustuksena olimme vierailleet Helsingin ja Jyväskylän yliopistojen fysiikan laitoksien kiihdytinlaboratorioissa sekä opiskelleet hiukkasfysiikkaa riittävien pohjatietojen saavuttamiseksi.

Genevessä majoituimme Geneva Hosteliin. Majapaikastamme oli reilun kymmenen minuutin kävelymatka rautatieasemalle, josta pääsi raitiovaunulla parissakymmenessä minuutissa CERNiin.

CERN sijaitsee Sveitsin ja Ranskan rajan molemmin puolin. Tärkein tutkimuslaitteisto on LHC-törmäytin, jossa liki valonnopeuteen kiihdytettyjä protoneja kiertää 27 kilometrin pituista kehää vastakkaisiin suuntiin. Neljän suuren ilmaisimen kohdalla hiukkassuihkut ohjataan törmäämään. Kun kaksi korkeaenergistä protonia törmäävät, voi syntyä protoneja paljon raskaampia hiukkasia, sillä hiukkasten liike-energia voi muuttua massaksi. Tilanne on samantapainen, jos mustikoiden yhteentörmäyksessä syntyy mansikoita tai appelsiineja!

Vierailimme CERNissä maanantaina, tiistaina ja keskiviikkona. Maanantaina ja tiistaina olivat pitkiä päiviä. Lähdimme hostelilta aamulla kahdeksan maissa ja palasimme vasta kymmenen tuntia myöhemmin. Keskiviikkona ohjelma päättyi CERNissä jo kahden maissa.

Maanantaina tutustuimme ensiksi CERNin ensimmäiseen kiihdyttimeen, synkrosyklotroniin, joka oli käytössä 1957-1990. Laitteisto esiteltiin upealla videoteoksella, jossa kerrottiin myös CERNin perustamisesta. Päivän luennot käsittelivät CERNiä, hiukkaskiihdyttimiä ja -ilmaisimia. Päivän päätteeksi menimme bussilla Ranskan puolelle tutustumaan CMS-asemaan. CMS on yksi LHC-kokeen ilmaisimista, joka on rakennettu sadan metrin syvyyteen. Itse laitteisto on sylinterin muotoinen, halkaisijaltaan 15 metriä ja pituudeltaan 21 metriä. Ilmaisin painaa 14 000 tonnia eli saman verran kuin kaksi Eiffelin tornia. Pääsimme maan alle, mutta turvallisuussyistä vain seitsemän metriä paksun betoniseinän päähän ilmaisimesta, sillä laitteiston ollessa käytössä ilmaisimen lähiympäristössä liikkuminen on epäterveellistä.

Kuva CMS-aseman  ilmaisimen poikkileikkauksesta

Tiistaina vierailimme datakeskuksessa, antimaterialaitoksessa ja perehdyimme ilmakehän ilmiöitä tutkivaan Cloud-kokeeseen. CERNin ilmaisimet tuottavat valtavan määrän mittaustuloksia, aivan liian paljon minkään laitteiston käyttöä ajatellen. Siksi bittivirrasta siivotaan pois yli 99 % ja vain “kiinnostava” data tallennetaan jatkokäsittelyä varten. Antimateriakokeissa tutkitaan muun muassa sitä, putoaako antimateria maata kohti vai ei. Tutkimus oli kuulemma saatu tehtyä, mutta tuloksista ei meille edes hiiskuttu. Cloud-kokeen jälkeen pääsimme itse töihin. Rakensimme pienissä ryhmissä tee se itse -sumukammiot, joiden avulla pystyi näkemään sähköisesti varattujen hiukkasten kulkemia reittejä.

Keskiviikkona lähdimme viimeistä kertaa CERNiin. Aamu alkoi luennolla, jossa meille kerrottiin hiukkasfysiikasta teoreetikon näkökulmasta. Luennon jälkeen päivä jatkui konetekniikalla, ja kävimme myös tutustumassa konepajaan. Konepajalla on töissä pari suomalaista insinööriä, joten osa pääsi nauttimaan suomenkielisestä esittelykierroksesta. Viimeinen päivämme CERNissä päättyi loppuarviointiin, jossa saimme kuulla myös harjoittelumahdollisuuksista tutkimuslaitoksella.  

CERNistä lähdimme suoraan Val Thoiryyn, joka on Ranskan puolella sijaitseva ostoskeskus. Saimme tehdä omia ostoksia ja kierrellä ympäri ostoskeskusta, jonka jälkeen lähdimme omatoimisesti bussilla takaisin Geneveen.

Torstaina vierailimme Chamonix’n alppikylässä Ranskan puolella ja kävimme ihailemassa Alppeja. Lähdimme aamulla puoli yhdeksän aikaan Genevestä bussilla kohti Ranskan ja Sveitsin rajaa. Matka kesti reilun tunnin. Kylästä lähdimme korkeammalle vuoristoon vuoristojunalla. Haaveissamme oli nähdä Mont Blanc, mutta vuori jäi nousemamme vuoren taakse, joten emme sitä päässeet näkemään. Korkein huippu näköpiirissä oli noin 4200 metriä korkea. Huipulla huomasimme myös laakson pohjalla vuoristojäätikköä. Sää oli oikein aurinkoinen ja lämmin.

Huipulla vietimme muutaman tunnin ja sitten palasimme alas ihailemaan Chamonix’n alppikylää. Kylässä selvästi valmistauduttiin tulevaa talvisesonkia varten, vaikka monet liikkeet olivatkin vielä kiinni. Illasta viiden maissa lähdimme takaisin kohti Geneveä. Matkalta tarttui mukaan unohtumaton kokemus Alpeista sekä rutkasti matkamuistoja.

Perjantaina pääsimme tutustumaan toiseksi suurimpaan YK:n keskukseen koko maailmassa, kun suuntasimme YK-vierailulle. Matka YK:n keskukseen taittui kävellen tai raitiovaunulla. Vierailulla pääsimme käymään esimerkiksi Geneven YK:n keskuksen vanhimmassa konferenssisalissa. Tutustumista rakennuksiin johti opas, joka kertoi myös YK:n historiasta sekä Geneven YK:n rakennuksen historiasta. Näimme vierailulla myös yhteiskunnallisesti kantaaottavia taideteoksia, joita oli sijoitettu YK:n keskukseen paljon.

YK:n keskuksen jälkeen oli vuorossa kaupunkisuunnistus, jossa pääsi tutustumaan Geneven kaupunkiin vielä paremmin. Kaupunkisuunnistuksen ohella saattoi myös shoppailla tai käydä syömässä vielä ennen lentokentälle lähtöä. 

Reissu antoi näkemystä fysiikan huippututkimukseen. Suomalaisten yliopistojen laitteistot ovat pieniä ja vaatimattomia verrattuna CERNin miljardeja maksaneeseen LHC-laitteistoon. Myös kuva fyysikon työstä selkeytyi. Fyysikot eivät kirjoittele kaiket päivät kaavoja liitutaululle, vaan valtaosa työstä tapahtuu tietokoneen ääressä.

Matka oli kaikin puolin onnistunut. On mahdollista, että vastaavalle reissulle pääsee Joutsan lukion ryhmä muutaman vuoden kuluttua, jos innokkaita opiskelijoita löytyy ja CERN-vierailijoista päättävät koordinaattorit ovat suosiollisia. Silloin voi LHC olla jo viritettynä entistä tehokkaammaksi ja uutta mielenkiintoista fysiikkaa löytynyt tutkittavaksi.

Juttu: Antti Karvonen, Vilma Lehtonen, Matti Niemi, Riikka Talvinen