Teksti Matti O. Koskinen
Kuvat Kari A. Kuure
Eräitä tähtitieteen perustavia kysymyksiä voidaan yrittää
selvittää tutkimalla avaruudesta saapuvaa suurenergistä hiukkassäteilyä. Tällaista
tutkimustyötä tehdään myös Suomessa Pyhäjärvellä. Niinpä meille heräsi halu
päästä paikan päälle tutustumaan tuohon paikkaan. Tampereen Ursa teki sitten syksyllä
tutustumisretken Pyhäsalmen kaivoksessa sijaitsevaan Maanalaisfysiikan
tutkimuslaitokseen (CUPP, Center of Underground Physics in Pyhäsalmi) ja erityisesti
sen EMMA-projektiin (Experiment with MultiMuon Array).
Meitä oli retkellä mukana pikkubussillinen väkeä –
yksinkappalein lukien 15 henkilöä. Retken suunnittelu oli enimmältään Maria
Lahtisen käsialaa. Etukäteen tutustumiskohteen valinnassa vähän arvelutti tarvittava
pitkä automatka, mutta matkustus sujui kuitenkin suhteellisen vaivattomasti
yhdellä välipysähdyksellä. Bussi lähti tornilta klo 6 ja saapui klo 20 niin,
että kyllähän siinä aikaa paloi. Retki oli kuitenkin meidän kaikkien mielestä
vaivan arvoinen.
Kuva Timo Enqvistin esitelmästä, jossa valotetaan suurenergisten kosmisen sätelyn reaktioita ilmakehässä. Kuva Timo Enqvist. |
Pyhäsalmen kaivoksen varsinainen käyttö loppuu parin vuoden
kuluessa, kun malmi ehtyy. 1500 metrin syvyinen kovaan kiveen louhittu
tunneliverkko olisi oivallinen paikka sijoittaa suurenergisten hiukkasten
fysiikan tutkimuslaitteita. Toistaiseksi Pyhäsalmen maan alle on rakennettu 75 m syvyyteen
myonimittausasema.
Kaivoksen pohjalle 1500 m syvyyteen ollaan rakentamassa
toisenlaista tutkimusasetelmaa. Ja toiveissa siintää kokonaan uuden kertaluvun
hanke – suuren neutriinodetektorin pystytys LAGUNA-hankkeessa. Mutta tämän
suuruusluokan tutkimuskeskuksen aikaansaaminen on kovin epävarmaa, niin hienoa
kuin se tietysti olisikin.
Timo Enqvist esitteli tutkimustoimintaa. |
Isäntinämme tutustumisessa olivat Timo Enqvist ja Pasi
Kuusiniemi. Ennen ruokailua Timo piti meille tunnin esitelmän laitoksen
toiminnasta. Esitelmä on luettavissa Tampereen Ursan kerhoiltojen Dropbox-sivuilta.
Vierailu tutkimusasemaan maan alla toteutui kahdessa kahdeksan
hengen ryhmässä, jotka kuljetettiin maan alle neljä henkeä kerrallaan
maastoautolla. Kahdeksan hengen ryhmäkoko johtui siitä, että tilat
mittausasemien ympärillä ovat suhteellisen ahtaat. Ajomatka sumuisen ja pölyiseen
auton mentävään alas viettävään tunneliin oli jo sellaisenaan elämys.
Pukeuduimme luolamatkaa varten suojavaatteisiin, kumisaappaisiin, kypärään ja
suojalaseihin. Ja syytä olikin, sillä tunnelin pohja oli punertavan kostean
liejun peittämä. Kostea lieju oli vielä niin hapanta, että tehokkaasti
tuhoaa siihen pudonneet tai kostuneen tavarat.
Mesonien mittaaminen tapahtuu yhdellätoista pinta-alaltaan noin
2 × 4 m² kokoisella suurikokoisella kaksikerroksisella havaintokammiolla, jotka
on saatu lahjoituksena CERN:ltä, missä ne ovat jääneet pois käytöstä. Kolmessa
keskeisimmässä havaintoteltassa ilmaisimia oli vielä useammassa kerroksessa. Varsinaisia
tuikeilmaisimia on erikseen valmistettu venäjällä.
Kaivoksessa käytiin pienissä ryhmissä tutustumassa EMMA-tutkimuksen laitteisiin. |
Detektorit oli sijoitettu pienen mökin muotoisiin muovikalvotelttoihin.
Laitteisto havaitsee myymesoni-nimisiä hiukkasia. Ne taas syntyvät ilmakehässä
suurenergisten kosmisten hiukkasten aiheuttamien ydinreaktioiden tuloksena
ilmakuuroksi kutsutussa ilmiössä. Varsinaisesti tutkijat haluavat saada tietoa
alkuperäisistä yläilmakehän kosmisista hiukkasista. Näihin päästään käsiksi
laskemalla havaittujen mesonien lukumäärä kutakin ilmakuuroa kohden. Mittaukset
on vietävä syvälle kiven sisälle, jotta muu taustasäteily eliminoituu.
Havaintoja saadaan paljon, mutta vain vähäinen osa on halutun laisia.
Suurempi LAGUNA:ksi kutsuttu tavoite olisi rakentaa kaivoksen
pohjalle neutriinoilmaisin suurista tuikenestetankeista.
Ne olisivat kymmenien kuutiometrien kokoisia. Erillisenä pulmana on, että hiiltä
sisältävässä tuikenesteessä on aina epäpuhtautena mukana hiilen C-14
isotooppia, joka radioaktiivisena aiheuttaa ei-toivottuja tuikahduksia. Käyttöön
haluttaisi saada mahdollisimman puhtaasti C-12 pitoinen tuikeneste. Nyt
kaivoksen pohjalle ollaan rakentamassa mittausjärjestely, jolla tuikeaineesta
voidaan määrittää C-14 pitoisuus. Tarkoituksena on siis etsiä puhdas tuikeaine.
Ensin siis pitää saada paras tukeaine, jota sitten käytettäisi tonneittain
mahdolliseen neutriinoilmaisimeen.
Suuria neutriinoilmaisimia on maailmanlaajuisesti olemassa
kymmenkunta laitosta. Teknisesti Pyhäsalmen kaivos olisi sellaisen
sijoituspaikaksi oivallinen. Suomi vain joutuu kilpailemaan maailman muiden
sijoituspaikkojen kanssa paitsi teknillisten myös kauppapoliittisten syiden
vuoksi.
Kiitos siitä isännille mielenkiintoisesta esittelystä!
Kiitos
myös Marialle ja Tommille retken masinoinnista.
Ei kommentteja:
Lähetä kommentti