LHC-kiihdyttimellä tutkitaan aineen perusrakennetta
CERN:n uuteen kiihdyttimeen Outokummun huipputeknologiaa
Outokumpu on tehnyt Euroopan hiukkastutkimuskeskuksen CERN:n kanssa sopimuksen suprajohteiden ja erikoiskuparituotteiden toimittamisesta rakenteilla olevaan LHC-hiukkaskiihdyttimeen ja sen muoni-ilmaisimeen.
Valtavaan CMS-ilmaisimeen
rakennettaviin ainutlaatuisiin magneetteihin
käytetään Outokummun suprajohtavaa
erikoiskaapelia yhteensä lähes 50 kilometriä.
Muoni-ilmaisin on yksi CERN:n suurelle
hadronikiihdytttimelle LHC:lle rakennettavista
kolmesta suuresta koelaitteistosta. Sen avulla
tutkitaan protoni-protonitörmäyksiä. Koeaseman
on oltava valmiina vuonna 2005, jolloin rakenteilla
oleva 27 kilometrin LHC-kiihdytin valmistuu.
Muoni-ilmaisin on suunniteltu alkeishiukkasten
massan alkuperän selvittämiseksi ja luontoa
hallitsevan niin sanotun supersymmetrian
havaitsemiseksi. Laitteella pyritään tutkimaan
teoreettisesti kuvattujen Higgsin bosoneiden ja
supersymmetriahiukkasten olemassaoloa.
Aineen perusrakenteiden paljastamiseksi tarvitaan
yhä suurempia energioita. Uuden
hadronikiihdyttimen energia onkin
kymmenkertainen nykyisiin kiihdyttimiin
verrattuna. Protoni-protonitörmäysten energia
nousee 14 teraelektronivolttiin.
Suomalaiset kehittävät
tietokoneohjelmistoa
- Yksittäisiä ilmaisinkanavia CMS-koeasemassa on
16 miljoonaa. Niiden antaman tiedon käsittelyyn
tarvitaan tietotekniikkaa, jota ollaan vasta
kehittämässä, kertoi Helsingin Fysiikan
tutkimuslaitoksen johtaja Eero Byckling.
Suomalaiset tutkijat osallistuvat CMS:n
tiedonkeruujärjestelmän suunnitteluun ja
rakentamiseen sekä tiedon käsittelyssä
tarvittavan laajan tietokoneohjelmiston
kehittämiseen.
FTL on Helsingin yliopiston, Teknillisen
korkeakoulun ja Jyväskylän yliopiston yhteinen
instituutti, jonka tehtävänä on fysiikan
teoreettinen tutkimus, kokeellisen
suurenergiafysiikan tutkimus sekä
hiukkaskiihdytinkokeisiin liittyvä teknologinen
tutkimus. FTL koordinoi mm. CERN:n kanssa
tehtävää kokeellista tutkimusta.
CMS-koeasema rakentuu sisäkkäisistä
sylinterimäisistä hiukkasilmaisinkerroksista. Niistä
jokaisella on oma tehtävänsä törmäyksessä
syntyvien hiukkasten eli elektronien, fotonien,
hadronien ja muonien radan, liikemäärävektorin ja
energian mittauksissa.
Hiukkasten suuren
energian vuoksi niiden mittaamiseen tarvitaan
useita paksuja ilmaisinkerroksia. Koeaseman
korkeus onkin 15 metriä, pituus 30 metriä ja paino
12 500 tonnia, Byckling totesi.
CMS-koeaseman suunnitteluun ja rakentamiseen
osallistuu toistatuhatta fyysikkoa ja insinööriä
130 instituutista Euroopasta ja Yhdysvalloista
sekä Kiinasta, Intiasta, Pakistanista ja Koreasta.
Laitteiston kokonaiskustannukset ovat 280
miljoonaa euroa eli noin 1,7 miljardia markkaa.
Sen lyhenne tulee englanninkielisestä nimestä,
joka suomennettuna on kompakti muonisolenoidi.
Suprajohdin on
niobititaania
- Korkean virtatiheyden omaava suprajohtava
lanka on CMS-ilmaisimen tärkein osa.
Käyttöolosuhteissa 4 Teslan magneettikentässä
sähkövirran suuruus johtimessa on 19 500
amperia, kertoi Outokummun suprajohdinyksikön
päällikkö Rauno Liikamaa torstaina.
CMS-magneetti tulee olemaan ensimmäinen näin
suuri 4 Teslan magneetti maailmassa.
Suprajohteiden lisäksi Outokumpu toimittaa
LHC-kiihdyttimen suprajohtavien magneettien
täyteprofiileiksi ultrapuhtaita mittatarkkoja
kiilaprofiileita. Ne ovat välttämättömiä korkean
sähköjohtavuuden saavuttamiseksi. Outokumpu
on CERN:n ainoa profiileiden toimittaja.
Outokumpu on yksi maailman harvoista
huippuosaamista vaativien suprajohteiden
teollisista tuottajista. Kaupallisia suprajohteiden
valmistajia löytyy Liikamaan mukaan koko
maailmasta vain kahdeksan.
Outokumpu aloitti
suprajohteiden valmistuksen vuonna 1983.
Tuotantoa varten rakennettiin Poriin oma
erikoistehdas vuonna 1986.
Suprajohtava lanka on puhtaassa kuparissa olevaa
niobititaania. Langan halkaisija on 1,280
millimetriä ja sen kuparimatriisissa on kaikkiaan
552 NbTi-säiettä. Kunkin säikeen halkaisija on 38
mikrometriä ja ne erottaa toisistaan noin 6
mikrometrin vahvuinen kuparikerros.
Outokummun toimittamista suprajohtavista
langoista valmistetaan 36-lankainen alumiinin
sisään pursotettu lattakaapeli. Puhdas alumiini
toimii johdinta vakauttavana osana ja
alumiiniseos antaa sille vaadittavan lujuuden.
- Suprajohtavien johtimien pituus on 2,5
kilometriä, leveys 72 millimetriä ja korkeus 22,5
millimetriä. Magneettiin tarvitaan yhteensä 20
johdinta, joten niiden yhteispituus nousee noin 50
kilometriin, totesi Liikamaa.
STT-IA
24.9.1999
Kuva: CERN Photo.
Ajassa -sivulle
|