Kiirtee kõige väiksematele: Ekskursioon Suurde Hadronite Põrgutisse!

 (9)
Kiirtee kõige väiksematele: Ekskursioon Suurde Hadronite Põrgutisse!
Scanpix

Ingliskeelse lühendiga LHC tähistatav Suur Hadronite Põrguti on filigraanse täpsusega ehitatud hirmkallis teadusaparaat, mille abil üritavad tuhanded teadlased elementaarosakesi põrgatades füüsika piire laiendada. Tarkade Klubi käis masinat koha peal uurimas.

Genfi kesklinnast CERNi ehk Euroopa Tuumauuringute Keskusesse jõudmiseks tuleb sõita trammiliini lõppu ning siis veel mõned peatused bussiga lisaks. Sedamööda, kuidas tavaline linnarahvas peatusest peatusesse üha enam prille, stiliseeritud habemeid, kõrvaklappe ning head tuju kandvate noorteadlastega asendub, saab aru, et sihtpunkt läheneb, kirjutab Tarkade Klubi.

Peahoone uksele tuleb vastu KBFI teadur Mait Müntel. Ta peab teejuhi rolli üksi täitma, sest kolleeg Andi Hektor istub Finnairi streigi tõttu Tallinnas. Hiljem kommenteerib Hektor, et teadlased ei saaks kunagi streikima hakata, sest esimesed viis aastat ei märkaks keegi midagi: niivõrd pika vinnaga on teadusvaldkonna tegemised.

Nii Müntel ise kui tema eri rahvustest kolleegid, kellega CERNis kohtuda õnnestub, on lausa harjumatult abivalmid, sõbralikud ja energilised. Ilmselt ei saagi see teisiti olla, kui töötad koos tuhandete sama entusiastlike kolleegidega maailma suurima teaduseksperimendi kallal.

CERNi äsja valminud avara saaliga sööklas maksavad toidud kaks korda vähem kui Genfis, kõhu saab siin täis umbes kümneka eest. Kaks korda päevas, kell 12 ja 18, täitub muul ajal peaaegu inimtühi ruum kiiresti teadlastega ning aurava toidu ja mustade nõudega kandikud liiguvad lakkamatu voona vastassuundades. Nende kolme päeva jooksul, mil siin keha kinnitamas käin, ei juhtu kordagi kuulma, et keegi oleks oma kandamiga kaasnäljasega kokku põrganud, kuigi inimtihedus on siin suurem kui laupäeva keskpäeval Tallinna keskturul.

Sada meetrit sügavamal maa all liiguvad eksperimendi ajal vastassuundades prootonite kimbud ja kuigi proportsionaalselt on vahemaad nende kohtumispaikades märksa suuremad kui lõunatunnil sööklas liikuvate teadlaste vahel, toimub siin siiski kuni 600 miljonit kokkupõrget sekundis.

Just neid kokkupõrkeid teadlased uurivadki, lootuses tekitada ning registreerida osakesi, mis kaasaegse füüsikateooria kohaselt peaks olemas olema, aga mida pole veel kordagi mõõta õnnestunud, et seeläbi vastata suurtele küsimustele mateeria tekkimise ning omaduste kohta.
«Piltlikult öeldes paneme kaks autot kokku põrkama ja saame tulemuseks dinosauruse, kes püsib elus vaid lühikese hetke. Meie töö on siis hammaste ja konditükkide alusel välja mõelda, milline see saurus oli,» näitlikustab Mait Müntel. Sääraseid võrdlusi on igal CERNi teadlasel oma valdkonna kohta varrukast võtta. Teisiti lihtsalt ei saa siin tehtavat tööd võhiklikele uudistajatele selgitada.

Ajakirja Tarkade Klubi viimases numbris:
- Kuidas avastada valetamist
- Miks me haigutame?
- Reportaaž superpõrguti juurest
- kas HIV-vaktsiinile on lootust
- Persoon: Mart Min
- Kosmosefotod Eestimaast

Nii võrreldaksegi CERNis maa all liikuvat prootonkiire energiat kihutava rongiga (400 tonni 150 km/h), räägitakse kiirendist endast kui maailma suurimast külmikust (temperatuur –271 ˚C) ja tuuakse lõputult näiteid, milline on mõne spetsjuhtme imepeente kiudude kogupikkus (6 korda Päikeseni ja tagasi + 150 korda Kuuni) või kui kõrgele ulatuks igal aastal CERNi eksperimentide käigus salvestatud andmetega CD-plaatide kuhi (20 km).

CERNi territooriumil jalutades tekib tunne, nagu viibiks mõnes suures tehases või elektrijaamas. Kümned kulunud hooned, mille seinaääred on täidetud kastide, torude, seadmete ja hoiatussiltidega, ei reeda väliselt millegagi, et siin tegutseb teadusasutus, mille aastaeelarve ulatub ligi miljardi euroni. «Siit on hästi näha, et CERN investeerib inimestesse, mitte betooni,» ütleb Müntel.

Tõsi, ka betooni või pigem küll metalli on tulnud investeerida üksjagu, sest maa all 27 km pikkuselt kulgeva kiirendi ehitus on tänaseks neelanud üle seitsme miljardi euro. Maksta ühe toru eest rohkem kui Eesti riigi eelarve tundub esmapilgul uskumatu, aga teadlastega vesteldes ning seadmete keerukust ning kogust nähes saab kiiresti selgeks, et odavaid asju siin ei ole.

Kõnnime Mait Münteliga tema CERNi peamajast mõnesaja meetri kaugusel asuvasse kontorisse. See on suur ning avatud planeeringuga maja, mille hiiglaslik aatrium ulatub läbi kõikide korruste katuseni välja. Müntel jutustab, et kui Eesti tudengid siin teadustööd tegemas käisid, ei pidanud üks noormees mõistlikuks stipendiumi hosteli peale kulutada ning lõi majakatusele telgi püsti. Kurioosum kogus kiiresti tuntust, aga tulemuseks oli hoopis see, et peagi keelati katusel käimine sootuks.

Hoones sees on rahvast hõredalt, aga inimesi jagub nii kohvikusse kui ka üksinda või paarikaupa arvutiekraane silmitsema. Teadlased ei ole kellast kellani töötav seltskond. Mait ütleb, et viimasena kontorist lahkuda või esimesena tööle jõuda pole temal siin oldud aja jooksul veel õnnestunud.

Järgmine peatuspunkt kannab militaarselt lakoonilist nime Point 1. Just siin asub maailma suurim osakestedetektor ATLAS – 46 meetri pikkune ning 25meetrise läbimõõduga 7000 tonni kaaluv monstrum, mis just tänu oma hiigelmõõtmetele suudab tuvastada imeväikseid osakesi. ATLASE abil otsitakse kuulsat Higgsi bosonit, uuritakse tumeainet ning meie jaoks tundmatuid dimensioone.

Müntel räägib, et esialgu ei maksa nende eksperimentidest imetulemusi loota. Alguses lükatakse senise füüsika piire lihtsalt järk-järgult kaugemale ning pressiteated piirduvad infoga, et kuni väärtusteni x nähtust y ei eksisteeri. Need tavainimese jaoks pettumust valmistava tooniga avastused on aga teadlaste jaoks vähemalt sama tähtsad kui tõepoolest millegi uue leidmine. «Metsast nõela otsimine on keeruline, aga veel palju raskem on öelda, et selles metsas nõela ei ole,» näitlikustab Müntel.

Maa peal annab ATLASE sissepääsust märku tagasihoidliku tootmishoone suurune plekk-kattega ehitis. Kiirendi rajamise ajal lasti siitkaudu maa alla raskeid magneteid ning detektorikomponente, nüüd on aga plaanis maapealset osa veelgi väiksemaks muuta. Ikka selleks, et see maastikul võimalikult vähe silma riivaks.

Hoonesse sisenedes tuleb külalised meldida ning pärast vahetuse vanema käest loa saamist võib endale seinalt meelepärast värvi kiivri valida – tegelikult on värvidel oma kindel süsteem, mida aga keegi ei mäleta – ja metallkonstruktsioonide, tõstukite ning varuosade vahelt tunnelišahti suudme üles otsida.

Kui sügavikku laskuv lift nõuab sõidu alustamiseks «vaid» vastavate õigustega uksekaarti, siis maa all tõkestavad peagi tee topeltuksed, kust enam nii lihtsalt edasi ei pääse. Filmidest tuttava sahinaga avaneb algul esimene liuguks, tunkesid kandev hooldustehnik astub sisse, uks sulgub, mees vaatab seinal asuva seadme poole, mis märkamatult tema võrkkesta skaneerib, ning alles seejärel lubab teine uks töötaja edasi. Et minu silmad CERNi andmebaasist puuduvad, siis päris tunnelisse pole mul asja.

Maa-aluses torus prootonkiire ringlema panekuks on turvanõuded aga radiatsiooni tõttu veelgi karmimad. Siis tuleb mängu ka spetsiaalne võtmete süsteem, millest igaüks peab kiirendi käivitamiseks asuma kindlalt õiges pesas – nii teatakse, et kõik on oma tööpostil ning keegi pole valel ajal tunnelisse askeldama jäänud.

Kiirendi erinevatel lõikudel asub kokku kuus detektorit. Just neis juhitakse vastassuunas liikuvad prootonid ühte torusse kokku ja jälgitakse nende kokkupõrkeid. Pisut lihtsustatult on tegemist maailma suurimate ning võimsaimate fotoaparaatidega, mille 150 miljonit sensorit salvestavad igas sekundis metsiku koguse infot.

Esialgne terade sõkaldest eraldamine toimub siinsamas maa all, kus vilkuvate tulukestega serverikappide read peavad otsustama, millised andmed on väärt maa peale saatmist ja millised võib kohe kustutada.

Huvipakkuv andmevoog suundub aga edasi arvutuskeskusesse, kus serverikappide sirged read täidavad juba paari korvpalliväljaku suuruse ala. Hoone keldris sahistavad lindirobotid mõõtmistulemuste arhiivi kallal ning suvalises maailma punktis asuval teadlasel on igal ajal juurdepääs kogu andmestikule.

Arvutuskeskuse fuajee seinal olev ekraan näitab reaalajas CERNi ja laias maailmas paiknevate partnerite vahel liikuvate andmevoogude mahtu. Parasjagu tiksub ühenduskiirus umbes 4 GB/s kandis – see on 16 000 korda kiirem kui keskmine kodune üleslaadimiskiirus.

Nii igal eksperimendil kui ka kiirendil tervikuna on oma kontrollkeskused, kus vaikse sosina saatel istuvad kümned inimesed sadade ekraanide taga ning jälgivad numbrite liikumist. Infoekraanid on ka sööklas ning puhkeruumides, et värske info kiirendi toimimise ning hetkeseisu kohta alati kättesaadav oleks.

Siseneme magnetite testimise hoonesse, kust on läbi käinud kõik kiirendi 1232 suurimat magnetit. Need on 15meetrised sinised torud, mis võiks silma järgi jääda umbes sõiduautoga samasse kaalu, aga tegelikult ulatub iga jupi mass 35 tonnini.

Elektromagnetismi ekspert Stephan Russenschuck räägib kaasahaaravalt ja põhjalikult kiirendi magnetite keerulisest ehitusest, kus tuhanded komponendid peavad omavahel veatult sobima ning pisimgi defekt võib kaasa tuua kulukaid äpardusi. Just nii juhtus 19. septembril 2008, mil vigane elektriühendus kahe tillukese komponendi vahel põhjustas ahelreaktsiooni, mis viis rivist välja terve kiirendi. Parandustööd kestsid peaaegu aasta ning maksid üle 30 miljoni euro. Nüüd on absoluutse temperatuurimiinimumi lähedale jahutatud komponendid taas ülijuhtivad ning peened juhtmed valmis vastu võtma säärast amperaaži, mis tavaolukorras käsivarrejämeduse kaabli läbi kärsataks.

Mitmed töötajad ei jäta mainimata, et CERNis võeti üles ka filmi «Inglid ja deemonid» mõned kaadrid (kes ei mäleta, siis pahalased varastasid seal samanimelisest laborist pool grammi antiainet, et seda pommina kasutada), ent raske on aru saada, kas muie nende suul on üleolev või uhke. Küll on aga kindel, et film ei peegelda tegelikkust. Karismaatiline Michael Doser, kes CERNis antiaine uurimisega tegeleb, kinnitab, et nende kogused on kaugelt liiga väikesed ning antiaine ise liiga ebastabiilne, et sellest mingit pommi valmistada. Ühe grammi antiaine tootmiseks kuluks CERNis kümme miljonit aastat.

Põnevate eksponaatidega CERNi muuseumi sulgemiseni on veel tubli poolteist tundi aega, kui ühtäkki kaob ruumidest elekter ning kõik mattub pimedusse. Üksikud külastajad tarduvad oma kohtadele, et mitte pimedas mõnd klaaskappi ära lõhkuda. Vaikuses möödub viis minutit, ilma et midagi juhtuks. Meenub hommikul kuuldud infokild, et suuremaid eksperimente tehakse CERNis suvel, mil elekter on odavam. Kas tõesti on just ümbritsevate asulate talvine elektrinälg muuseumi valguseta jätnud?

Siis saab kannatamatus võitu ning liigun rohetavate avariitulukeste järgi fuajeesse. Kurtnud administraatorile muret, teeb see paar telefonikõnet ning teatab siis täiesti enesestmõistetavalt, et tänaseks on kõik elektrikud töölt lahkunud ja kahjuks ei saa näitust uuesti avada. Tundub, et Šveitsi täpsus nii Prantsuse piiri lähedal ei kehti. Nii jäävadki maailma kalleima teaduseksperimendi ajaloolised komponendid selleks korraks pimedusse – ootama hommikut, mil miljardite väärtuses elektriseadmeid täis asutusse esimene elektrik tööle saabub.


CERN ja LHC arvudes

* 50–175 meetri sügavusel maa all kulgev kiirendi on 26 659 meetrit pikk ning selles on 9593 magnetit.
* Voolutugevus elektromagnetites ulatub 11 850 amprini.
* LHC elektritarve on 120 MW ning tervel CERNil 230 MW
* Igas sekundis teevad prootonid kiirendis 11 245 tiiru, nende kiirus ulatub 99,9999991 protsendini valguse kiirusest
* 27 km pikkuse ringtunneli kaevamisel said kaks otsa kokku vähem kui sentimeetrise nihkega.
* Kiirendis liikuvate osakeste kogused on nii väikesed, et grammist heeliumist jaguks LHC tarbeks prootoneid umbes miljoniks aastaks.
* Kiirendi magnetites on umbes 10 000 tonni rauda – seda on rohkem kui terves Eiffeli tornis.
* Kiirendis ringlev prootonite kiir koosneb peaaegu 3000 kimbust, igaühes neist on 100 miljardit prootonit.
* Kahe kiire ning 200 miljardi prootoni kohtumisel põrkavad neist omavahel kokku umbes 20, aga see juhtub 30 miljonit korda sekundis.
* Eksperimendi käigus tekib umbes 700 MB andmeid igas sekundis.

Jälgi Forte uudiseid ka Twitteris!

Kasutad reklaamiblokeerijat.

Sisu mugavamaks tarbimiseks
telli Delfi Kogupakett või reklaamivaba pakett.

Kogupakett
1€ / kuus*
Sisaldab 11 Eesti tippväljaande tasulist sisu, vähem bännerreklaame, saad jagada kuni 4 kasutajaga.
* Esimene kuu 1 €, edasi 9,99 €
Reklaamivaba pakett
2,99€ / kuus
Saad lugeda tasuta sisu ilma bännerreklaamideta. Ei sisalda tasulise sisu lugemisõigust.
 
Lisan erandi. Vaata AdBlock juhist siit
ja AdBlock Plus juhist siit.
Mõistame, et käid meie juures uudiseid lugemas, mitte reklaame vaatamas. Reklaamidest sõltub meie sissetulek ja see võimaldab meil pakkuda sulle soodsalt head ajakirjandust.