Mikä ja missä on maailman suurin kone?

Maailman suurin kone - Large Hadron Collider

Teksti: Pekka Tuominen
Valmistumisvuosi: 2008
Pituus: 27 km
Käyttölämpötila: −271,3 °C
Rautaa: 10 000 tonnia
Sähkönkulutus: 120 MW
Havaintodataa: 15 000 TB/a

Maailmankaikkeus syntyi 13,7 miljoonaa vuotta sitten suuressa kosmisessa räjähdyksessä, jossa aluksi kaikki aine ja energia oli tiivistyneenä äärimmäisen pieneen tilavuuteen. Maailmankaikkeus on sitä kuumempi ja tiheämpi, mitä varhaisemmalta ajalta voimme tehdä havaintoja. Valtavien tähtienvälisten etäisyyksien ja valon rajallisen nopeuden ansiosta astronomit voivat vielä nykypäivänäkin havainnoida tuolta ajalta jäänyttä hyvin himmeää kajastusta, kosmista taustasäteilyä.

Fysiikan tutkimuksessa on kuitenkin toinenkin havainnoinnin haara: laboratoriokokeet. Mitä jos voisimme lavastaa varhaisen maailmankaikkeuden olosuhteet maan päällisessä laboratoriossa? Tuntuu järjettömältä hankkeelta, mutta juuri siihen Euroopan valtiot ovat yhdessä lähteneet CERNissä Genevessä.

Havaintojen edellyttämät suuret energiat saavutetaan kiihdyttämällä hyvin pieniä ainemääriä suunnattomiin nopeuksiin hiukkaskiihdyttimissä. Ensimmäiset rakennettiin 1930-luvulla ja niiden määrä kasvoi nopeasti atomitutkimuksen kehittyessä toisen maailmansodan jälkeen. Yhä suuremmat laitteet sallivat entistä suuremmat energiat ja siten uudet löydökset. Lopulta laitteiden mittakaava kasvoi ulos laboratorioiden seinien sisäpuolelta.

Vuonna 1989 valmistui kaikkien aikojen suurin hiukkaskiihdytinjättiläinen LEP, suuri elektroni-positroni törmäytin. Vuoteen 2000 asti sillä tehtiin CERNissä uraauurtavaa tutkimusta ja muun muassa varmennettiin alkeishiukkasia koskevan nykyisen standardimallin ennusteita. Laitteen tultua palvelusikänsä päähän LEP:lle kaivettu tunneli sai uuden tehtävän LHC:n eli suuren hadronitörmäyttimen kotina.

LHC:n tehtävänä on johdattaa hiukkasfysiikka maan päällä ennennäkemättömän suurien energioiden avulla täysin uudelle kokeelliselle alueelle, jossa päästään selvittämään esimerkiksi massan aiheuttavia luonnonilmiöitä sekä tutkimaan uusia eksoottisia, spekulatiivisia alkeishiukkasia.

LHC koostuu kahdesta rinnakkaisesta rinkulan muotoisesta kiihdyttimestä, joissa kiihdytetään protoneita vastakkaisiin suuntiin. Keskimääräinen protoni kiertää tunnelia 10 tuntia kulkien sinä aikana yli 10 miljardin kilometrin matkan. Havaintoasemien kohdalla protonit törmäytetään toisiinsa valtavilla nopeuksilla. Törmäysten sirpaleista etsitään hienostuneilla ilmaisimilla uusia hiukkasia.

Kiihdyttimen ympärysmitta on valtaisat 27 kilometriä. Se onkin maailman suurin kone. Jos hiukkaskiihdyttimet ensin kasvoivat ulos laboratorioista, LHC on kasvanut ulos Sveitsistä. Se ei enää mahdu kotimaahansa, vaan kiertää osan matkaa Ranskan puolella. Kalliotunneli kaivettiin jo 1970-luvulla ­LEP:­tä varten niin suurella tarkkuudella, että tunnelin päät kohtasivat alle sentin virheellä toisensa.

Kiihdytinputkissa hiukkasten kulkua ohjataan valtavilla suprajohtavilla magneeteilla. Ennen laitteen käynnistämistä ne jäähdytetään −271,3 °C lämpötilaan. LHC on siis myös maailman suurin pakastin. Esijäähdyttämiseen käytetään nestetyppeä, joka on kuitenkin aivan liian lämmintä varsinaiseen tarkoitukseen. Lopullinen jäähdytys tehdään nesteheliumilla; LHC syö noin 30 % maailman koko heliumtuotannosta.

Koko kiihdytin on käytön aikana tyhjiössä, jonka tilavuus on 9 000 kuutiometriä. Siis kuin pumppaisi katedraaliin tyhjiön! Kiihdytinputken sisällä on supertyhjä tyhjiö, jossa on kymmenen kertaa tyhjempää kuin kuun pinnalla.

Energiaa kiihdytin syö 120 megawattia, siis saman verran kuin koko Geneven kaupungin kotitaloudet. Kiihdytintä kiertävällä protonisäteellä on valtava energia, yhtä suuri kuin 150 km tunnissa kulkevalla luotijunalla. Jos säde joudutaan hätäpysäyttämään, se ohjataan magneeteilla valtavaan grafiittipuskuriin. Säteen osuminen koelaitteisiin tulisi erittäin kalliiksi — sen energia riittää 500 kilon kuparia sulattamiseen. Sivulliset ovat joka tapauksessa turvassa, sillä kiihdytin on maan alla. Samalla kallio suojelee alueen asukkaat myös törmäysten säteilyltä.

LHC:ssa tehdään parhaillaan viimeisteleviä töitä ja sen jäähdyttäminen on aloitettu kesäkuussa tapahtuvaa käynnistämistä varten. Käynnistyttyään kiihdytin tuottaa joka vuosi viisitoista miljoonaa gigatavua dataa. CD-levyille tallennettuna levyistä voisi pinota 20 kilometriä korkean tornin. Valtaisan tietomäärän käsittelyyn käytetään maailman nopeimpia supertietokoneita. Lopullisen tulkinnan tuloksista tekevät tutkijaryhmät ympäri maailman, jokaisessa maanosassa Antarktista lukuun ottamatta.


Päivitetty 28.4.2008

Kysyjän kommentti

Täsmälleen niinkuin kerroit

  Ilmoita asiaton vastaus

Tuota olin minäkin tarjoamassa sanomalla vain hiukkaskiihdytinjättiläinen, Sveitsissä.

  Ilmoita asiaton vastaus

Puhelinverkko on maailman laajuinen kone. Mutta jos liikkuvaa tarkoitetaan niin saksalaisilla on kaivinkone joka avolouhoksilta kaivaa hiiltä ja liikkuukin vielä.

Hiukkasen kiihdytin ja itseäni viihdytin... lauloi tuo Speden kaveri Simo.
Siinähän kiihdyttävät valonnopeuteen ja saavat aikaan hallitsemattoman ketjureaktion. Pääsemme mekin mustanaukon tuollepuolelle ja näemme paremman maailman?

  Ilmoita asiaton vastaus

Kaikki vastaukset ovat oikeassa.Hiukkaskiihdytintä vähän ajattelen pelolla.

  Ilmoita asiaton vastaus

www.withfriendship.com/user/...achine.jpg Tuossa on yksi ehdokas suurimmaksi koneeksi.
Toki lentotukialus on paljon isompi, mutta se ei minusta ole varsinaisesti yksittäinen kone. www.bukisa.com/articles/4046...ever-built
Väittävät tuossa jotain dumpperia maailman suurimmaksi, mutta kuvasta päätellen tuota on vaikea uskoa.
Alla on monia muitakin hyviä vaihtoehtoja.
Valitse siitä pisin, painavin, korkein tai muuten vain valtava.

  Ilmoita asiaton vastaus