SupeKEKB- kiihdytin

Maailman uusin hiukkaskiihdytin hyrähti käyntiin


Japanilainen SuperKEKB -hiukkaskiihdytin käynnistettiin eilen Tsukubassa, Tokion luona. Tähän elektroni-positronikiihdyttimeen tehtiin suuria muutoksia ja parannuksia viiden vuoden ajan, ja nyt ne liittyy maailman hiukkaskiihdyttimien eliittiin.


Maailmassa ei ole montaa suurta hiukkaskiihdytintä, ja onneksi niitä rakennettaessa ne tehdään pääosin tutkimaan hieman erilaisia hiukkasfysiikan aloja.

Japanin hiukkasfysiikan tutkimuskeskuksen KEK:n kiihdyttimen tehtävänä on keskittyä tutkimaan elektronien avulla sitä, minne kaikki antimateria on mennyt. Kaikilla hiukkasilla on omat antihiukkasensa, kuten elektronilla on positroni, mutta emme näe maailmankaikkeudessa lainkaan antimateriaa. Toisaalta se on ymmärrettävää, sillä kohdatessaan materia ja antimateria hävittävät toisensa mojovasti pamahtaen,  ja siten jos toista olisi enemmän, näkisimme iloisia räjähdyksiä joka puolella. 

Japanilaiset tutkivat antimateriaa ja sen vuorovaikuttamista materian kanssa törmäyttämällä elektroneja ja niiden vastahiukkasia, positroneja, toisiinsa. SuperKEKB kiihdyttää näitä hiukkasia suureen nopeuteen ja ohjaa nokkakolariin, missä syntyy uusia hiukkasia ja vapautuu energiaa.

Näitä törmäyksiä tutkitaan kiihdyttimen hiukkasilmaisimella, joka on nimeltään Belle. Itse asiassa kyseessä on laitteiston parannettu versio, joka tunnetaan nyt nimellä Belle II.

Myös itse kiihdytin, nimeltään SuperKEKB, on siis nyt paranneltu ja tehostettu alkuperäisestä laajamittaisessa remontissa. Nimessä olevan kirjain "B" viittaa kuitenkin siihen, että törmäyksissä syntyy B-kvarkkeja ja niiden antiB-kvarkkeja.

Kvarkit ovat alkeishiukkasten perusrakennepalikoita ja niitä on kuusi erilaista, jotka tunnetaan runollisilla nimillä Ylös, Alas, Lumo, Outo, Huippu ja Pohja. Japanilaiskiihdyttimen fokus on viimeisessä: B tulee englanninkielisestä nimestä Bottom. Tai Beauty, eli kauneus – kvarkkien nimet ovat sinällään kauniita ja lumoavia, ja niistä voisi joskus kirjoittaa enemmänkin.

SupeKEKB- kaavio

Viiden vuoden aikana muun muassa kiihdyttimen tyhjiöputkia, hiukkassuihkua ohjaavia magneetteja ja hiukkasia kiihdyttäviä osia on vaihdettu uusiin, parempiin.

Olennaista on myös törmäyksiä kuvaavan ilmaisimen parantaminen. Jo ennen laitteistojen parantamista laite on havainnut uudenlaisia B-kvarkin hiipumisia törmäysten jälkeen. Asia liittyy niin sanottuun CP-rikkoon, joka tarkoittaa yhtä omituisen CP-symmetrian rikkoutumista, ja se edelleen liittyy juuri siihen miksi varhaisen maailmankaikkeuden hiukkasreaktioissa aine ja antiaine eivät ole tuhonneet toisiaan täysin, vaan jäljelle on jäänyt ainetta.

Siis miksi ainetta on ja miksi Aurinkokunta, Maa ja me olemme olemassa.

Kooltaan SuperKEKB ei ole mitenkään suuri verrattuna esimerkiksi CERNin LHC-kiihdyttimeen, sillä sen kiihdytinrenkaat ovat läpimitaltaan "vain" noin kolme kilometriä. Jo aikaisemmin se pystyi tuottamaan maailman "kirkkaimpia" törmäyksiä, eli törmäyksien määrää havaintolaitteen sisällä olevaa havaintoalueen pinta-alaa kohden, ja uudistettuna vielä kirkkaus on vielä parempi. Tarkalleen 40 kertaa aiempaa parempi, eli 8 × 1035 cm−2 s−1.

Kiihdyttimessä on kaksi kiihdytinrengasta, joista positroneja kiihdyttävän energia on 4 GeV ja elektronirenkaan 7 GeV.


Juttuja samasta aiheesta