Mees, kelle autot ehib numbrimärk CERN1

 (11)
Karsten Eggert
Karsten Eggertkaader filmist

Mees, kelle autot ehib numbrimärk CERN1 püüab prootoneid mõõtes jälile saada algosakeste maailma saladustele. Tal käis CERNis külas armastatud teadusajakirjanik Tiit Kändler.

Maikuu keskel on Genfis palav, sama palav kui Eestis vahel juulis. Rohi kipub juba kolletama ja Euroopa tuumauuringute keskuse CERNi territooriumil tähistatud omapärased kaitsealad, täpsemalt kaitselapikesed, mis on märgistatud seal kasvavate looduslike orhideede turvamiseks, on täiesti kõrbenud.Neid taimi ei kasteta, need peavad ise hakkama saama, kirjutab Tarkade Klubi.

Orhideed on haruldased, ainulaadsed kogu Šveitsis. Tundub, et hingitsevad, aga sügiseks toibuvad jälle. Ka haruldasi inimesi töötab siin suure hadronite põrguti katsetel. Ning ega neidki eriti kasteta, saavad ise hakkama. «Näe, Karsten on juba kohal, ikka tuli,» on mu saatja, juht ja õpetaja, CERNi pressikeskuse töötaja Renilde Vanden Broeck rahul, osutades lahtisele ning teiste tavaliste autode seas üsna eputavale sõidukile, «ta on erakordne mees, pane seda tähele.»

Kui mind Karsten Eggerti kabinetti juhatakse, on Renilde öeldut raske mitte tähele panna. Mulle tõttab naerunäol vastu energiline halli juuksepahmakaga soliidses eas härrasmees ning prahvatab: «Nõnda, millest siis räägime?» Eggert on justkui prooton, mida ta tavarahvale meelsasti tutvustab.

Väskes Tarkade Klubis
- Inimesed õpivad nahkhiirteks
- Mida teha põlevkivituhaga?
- Kas kaelkirjakud ujuvad?
- Masinad õpivad inimesi kuulama
- Berliini müüri ehitamine
- Ussike näitab aju saladusi

Õieti ei tutvusta kõneisik Eggert prootonit ennast, vaid enda ja kolleegide katset akronüümiga TOTEM, mille käigus prootoni siseelu loodetakse lähemalt tundma õppida. Füüsikud armastavad akronüüme, nagu lapsed mängivad nad nendega ja mida kummalisemaid varjundeid need omandavad, seda õnnelikumad nad on. Mõned akronüümid on muundunud tavasõnadeks – nagu näiteks laser ja radar. Teised jälle on tavasõnadega äravahetamiseni sarnased. Nii nagu TOTEM, mis tuleb eksperimendi kirjeldusest: TOTaalne Elastne ja difraktiivne ristlõike Mõõtmine. Palun, et Eggert selle sõnasõlme lahti harutaks.

Kuid enne, kui jõuame TOTEMi olemuse juurde, tuleb asi panna konteksti. Genfis asuv CERNi suur hadronite põrguti on inglise keeles tuntud akronüümiga LHC – Large Hadron Collider. Suur, sest selle kiirendiringi ümbermõõt on 27 kilomeetrit. Hadronid, sest siin kiirendatakse aatomituuma koostisosakesi prootoneid, mis on elektriliselt laetud, ja liigitatakse kvarkidest koosnevate hadronite perekonda. Ning kollaider ehk põrguti, sest siin kiirendatakse prootonid kahes kiires, millest ühes kihutavad need peaaegu valguse kiirusel päri-, teises vastupäeva ja siis suunatakse osakeste kimbud neljas paigas kiirendiringil üksteisele vastu põrkama.

LHC kiirte teel on neli paika, kus üksteisele vastu kihutavad prootonid omavahel kokku põrkama sunnitakse. Neis neljas põrkepaigas seisavad suured ja erilaadsed detektorid, mis peavad määrama põrgetel tekkivate osakeste iseloomu: mõõtma nende asukoha, laengu, kiiruse, massi ja energia. Iga hiiglaslik detektor ise koosneb paljudest alamdetektoritest.

Iga põrkepaiga katset haldab erinev rahvusvaheline kollaboratsioon, kokku on tegev umbes 6000 teadlast, inseneri ja muud ametimeest.

Hajuva prootoni uhkus

TOTEM töötab koos ühes neist neljast põrkepaigast sisse seatud ning prootonite põrkeid jälgiva CMSi eksperimendiga, kuid püüab kinni selliseid prootoneid, mis üksteise vastu pole põrganud. Ei põrka üksteise vastu, kuid mõjutavad teineteist küll – selle kohta öeldakse, et toimub hajumine, täpsemalt elastne hajumine ja difraktiivne hajumine.

Loe veel

«Eesmärke on mitu, esiteks mõõta prootoni ristlõiget,» ütleb Eggert. Kuid kas see siis juba teada ei olegi? «Nii suurtel energiatel ei ole, meie mõte on mõõta, kuidas ristlõige muutub kiire energeetilise heleduse muutudes,» täpsustab ta. Prooton nagu uhkustaks oma energiaga – mida suurem see on, seda suuremaks prooton justkui muutub. «Justkui» tähendab siin, et suuremaks muutub prootoni efektiivne suurus, see kaugus, millelt ta vastukihutavat prootonit mõjutab. Kaks prootonit käituvad nagu valguse footonid, mis jätavad rõngakujulisest takistusest mööda kihutades selle taga olevale ekraanile tume-heledusega rõngad. See ongi, mida prootonite difraktsiooni all silmas peetakse.

Nõnda siis on ülesandeks mõõta, kuidas prooton energia suurenedes kasvab. Üks eesmärk on veel vaadata, et kui kaks prootonit teineteiselt hajuvad, siis millised on need kaks prootonit, mis sellest hajumise sündmusest välja tulevad. Ehk siis – kas need on kaotanud oma kogumassi. Kui nii juhtub, ja kogumomendist on midagi kõrvale läinud, siis ehk selgub seegi, kuhu see on läinud. Ehk otsesõnu öeldes: äkki saab sellest protsessist kavalal moel saada jälile mingile uuele mehhanismile, mis kirjeldaks täpsemalt algosakeste maailma ehk siis selle maailma sümmeetrilisust, mis siiani füüsikutele kogu täiega kooskõlaline ei tundu.

Nagu teoreetikute puhul ikka juhtub, on ka mikromaailma kirjeldavas supersümmeetria teoorias sees mingid lõpmatused, mis küll lahkelt nn ümber normeeritakse, kuid kas siis looduses nõnda on? «Ehk saaks jälile sellisele teooriale, mida sellised lõpmatused ei kollita?» esitab Eggert lootusrikka küsimuse. Selleks ajaks on ta seinal oleva valge tahvli juba prootonite elu ja olu kujutavaid ringe ja jooni, siledaid kaari ja karedaid tippe tihedalt täis kritseldanud. Sigrimigri seas uhkeldavad Feynmani diagrammid, mis kujutavad, kuidas kaks prootonit omavahel elastselt või vähem elastselt suhelda võivad.

«Kõige selle tabamiseks jahime me osakesi kiirest vaid millimeetri kaugusel!» lausa hõiskab Eggert, ja heidab mulle uhkusest särava pilgu. Vähe sellest – põrkekohas tekkinud või oma olekut muutnud osakesi jahitakse ka peaaegu et otse päri- ja vastusuunas, üliväikese nurga all. «Meie Rooma potid ja teleskoobid liiguvad 50 mikromeetri täpsusega,» on ta uhke.

Rooma potid? Kas olen sattunud hoopis arheoloogi otsa? Mingis mõttes küll, sest Eggert ja tema 70 kaastöötajat jahivad sündmusi, mis toimusid sellisena nii Vana-Rooma aegadel kui ka vahetult pärast universumi teket.

Prootoni arheoloogia ja astronoomia

Nõnda siis – et saavutada oma eesmärki, peab TOTEM olema võimeline nägema osakesi, mis tekivad prootonite kiirele väga lähedal. Selleks on välja mõeldud mõõteseadeldised ehk detektorid, mis asuvad vaakumanumates. Nood anumad meenutavad oma kujult Vana-Rooma pottsepapotte, ja et 40 aasta eest mõtlesid need potid välja Itaalia füüsikud, siis kannavadki nood Rooma pottide nime. Muidugi tuli nii pottide kuju kui ka iseloomu TOTEMi katse tarbeks oluliselt muuta.

Ja teleskoobid – kas pole tegu mitte astronoomiaga? Otseselt mitte, teleskoopideks kutsutakse seadmeid, mis püüavad kiire sihis (aga mitte kiires endas) liikuvaid osakesi. Kuid kaudses mõttes küll. «Meie andmed võimaldaksid paremini mõista ka Maani jõudvate kosmiliste kiirte olemust,» ütleb Eggert.

Kosmilised kiired mõjutavad meid kõiki vähemal või suuremal määral, ja ka Eesti on olnud CMS nimelise eksperimendi kollaboratsiooni osaline akadeemik Endel Lippmaa algatusel alates 1990. aastatest. Ning tillukese TOTEMi osaline 1990. aastate lõpust. Professor Karsten Eggert naerab, et nende 70-liikmeline teadlaskond on kui sääsk CMSi 3000 teadlase kõrval.

Kuid eksperiment väärib tegemist, selles võivad prootonid nii mõnegi saladuse paljastada. Õieti oli alul plaanis suurem projekt, mis oleks olnud kümme korda kallim ja ka paljulubavam, ent seda ei rahastatud.

Eesmärgiks oli uurida kvantkromodünaamikat, see tähendab mitte ainult prootonite elastset põrget, vaid ka jälgida ja mõõta kõiki põrgetes tekkinud laetud osakesi, aga ka footoneid ja neutroneid põrkekoha läheduses väga väikese nurga all. 1997. aastal avaldati FELIXi 13-st erineva riigi teadusasutusest koosneva kollaboratsiooni kavatsuste kiri. Selle projekti ettevalmistamisel Karsten Eggert Endel Lippmaaga kohtus ja heaks tuttavaks sai. «Saime kohe sõpradeks, Lippmaa tegi rohkem, kui pidi, ja oli väga entusiastlik, samamoodi kui mina,» meenutab ta, «tema juba ei karda midagi.» Ning toob näite ühest olulisest koosolekust CERNis, kus tähtsad mehed istusid ümber laua ja kurtsid, et selleks ja teiseks pole raha, ka mitte piisava arvu kaastööliste palkamiseks. «Oli suvine aeg, meie kõik riides nagu teie ja mina praegu – teksad, lühikeste käistega särgid. Minister Lippmaa tuli kohale, must ülikond, valge särk, lips. Kuulas seda juttu, tõusis siis püsti, tõmbas taskust tuhat Šveitsi franki välja, pani lauale ja ütles – näete, siin on raha, andke see noortele teadlastele. Siis oli jutt kohe katki.»

«Oli teada, et see on kõige suurem ja tähtsam teaduslik ettevõtmine Euroopas ja siis oli meil mõte liituda kõigi tähtsate ettevõtmistega,» meenutab akadeemik Lippmaa. Ja lisab, et on ju vaja uut teooriat, mis supersümmeetria raskused ületaks. Ning järelikult ka uut lähenemist eksperimendis.

TOTEM pandi lõplikult kokku selle aasta alul, mil monteeriti paigale põrgekohast 10 meetri kaugusel paikneva teleskoobi kaks haru. Teise, 14 meetri kaugusel oleva teleskoobi harud said paika varem, nii nagu ka 147 ja 220 meetri kaugusel paiknevad kaks Rooma pottide rühma. Vaevalt et Julius Caesar, kes siinse kenasti kindluseks sobiliku paikkonna Doonau allobroogidelt vallutas ja Genuaks nimetas, nägi ette et kunagi hakatakse siin Rooma pottide sarnaste seadmete abil uurima, kuidas kõiksus tekkis.

Kui jutt läbi, pakub Eggert, et sõidutab mind CERNi restorani. Näitab mulle oma uhket limusiini: «Varsti on see uunikum,» ütleb. Eggerti elukohas Austrias registreeritud autol on kahtlemata meeldejääv numbrimärk. Sellel seisab: CERN1.

Videointervjuud Eggertiga näed SIIN.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare