ATLAS er i rute

Den kjempemessige partikkeldetektoren ATLAS følger tidsskjemaet, viser de siste testene. Kanskje vil det gigantiske "digitalkameraet" løse noen av universets største gåter.

ATLAS er en 7000 tonn tung sylinderformet konstruksjon, som står i bunnen av et hundre meter dypt hull i Sveits.

Partikkeldetektoren, som du kan lese mer om i denne artikkelen på Forskning.no, er en svært viktig brikke i det som kalles verdens største eksperiment.

Det skal foregå ved CERN (European Organization for Nuclear Research), utenfor Geneve, der forskere fra hele verden har bygget en 27 kilometer lang sirkulær partikkelakselerator.

Akseleratoren kalles LHC (Large Hadron Collidor), og skal etter planen settes i drift fra i sommer.

Ved å smelle ørsmå protonpartikler mot hverandre i nær lysets hastighet, håper partikkelfysikerne å etterligne noen av forholdene ved Big Bang, da universet ble skapt.

ATLAS skal brukes til å registrere og analysere kollisjonene. Alt tyder nå på at detektoren er i rute.

"Dette bildet av ATLAS er fra begynnelsen av februar 2008. Hele ATLAS-kontruksjonen er 46 meter lang og 25 meter høy. De fleste detektorene er nå på plass, og neste store skritt er å forsegle ATLAS. FOTO: CERN"
"Dette bildet av ATLAS er fra begynnelsen av februar 2008. Hele ATLAS-kontruksjonen er 46 meter lang og 25 meter høy. De fleste detektorene er nå på plass, og neste store skritt er å forsegle ATLAS. FOTO: CERN"

Tester hele kjeden

Testene som ble foretatt rett før påske var den sjette store milepæl-testen for ATLAS.

- “Milestone runs” er først og fremst en øvelse i å operere hele ATLAS som et integrert system. Vi tester både detektorenes evne til å hente data sammen, og resten av kjeden, fra detektor til dataprosessering, forklarer post.doc Ole Røhne fra Universitetet i Oslo.

Han har jobbet med ATLAS-prosjektet siden 1998, og var til stede på CERN også under Milestone 6.

Som et digitalkamera

Forsøket gikk ut på å operere ATLAS “live”, på samme måte som når partiklene skal kollidere mot hverandre i LHC, når eksperimentet kommer i gang.

Forenklet kan man si at ATLAS sin oppgave da blir å registrere og ta bilder av partikkelkollisjonene, og forskerne sammenligner faktisk den 46 meter lange konstruksjonen med et digitalkamera.

Men til forskjell fra utgaven man putter i lommen, har dette “kameraet” en oppløsning på 100 megapixler, og kan 40 millioner bilder per sekund.

Enorm datamengde

Med så mange bilder i sekundet blir datamengden enorm. En viktig del av disse testene var derfor å sjekke hvordan mekanismene for å håndtere datastrømmen fungerte.

- Ved LHC kolliderer partiklene 40 millioner ganger i sekundet. Men de fleste av disse kollisjonene er uinteressante, og viser bare fysikk som allerede er godt kjent, forklarer Ole Røhne.

"Partikkelakseleratoren LHC er bygget i en 27 kilometer lang, sirkulær tunnel i Sveits. Partiklene skal få en fart nær lysets hastighet, før de smeller i hverandre. ATLAS er en av flere detektorer som skal fange opp hva som skjer i kollisjonstidspunktet. ILLUSTRASJON: CERN"
"Partikkelakseleratoren LHC er bygget i en 27 kilometer lang, sirkulær tunnel i Sveits. Partiklene skal få en fart nær lysets hastighet, før de smeller i hverandre. ATLAS er en av flere detektorer som skal fange opp hva som skjer i kollisjonstidspunktet. ILLUSTRASJON: CERN"


 

Derfor er datasystemene bygget for å filtrere bort de uinteressante kollisjonene, og bare ta vare på de som kan gi forskerne ny svar.

Siler dataene

- Detektoren er konstruert for å mellomlagre hvert “bilde” i 3.2 mikrosekunder, mens det foretas en vurdering om et “bilde” kan inneholde noe interessant. I så fall sendes det et signal til detektoren om å lese ut dette “bildet”, i motsatt fall overskrives “bildet” av nye data, forklarer Ole Røhne.

Når systemene avgjør at en partikkelkollisjon gir en interessant hendelse, kalles dette en positiv trigger-avgjørelse.

- Et viktig resultat av testene var at “hele” ATLAS var i stand til å ta data sammenhengende i en 7-timers kjøring, uten alvorlige problemer, sier Røhne til Forskning.no.

Døgnet rundt

Han forklarer at testene like før påske ble kjørt som om eksperimentet allerede var i gang.

- Hele ATLAS ble operert “live”, på samme måte som når vi får kolliderende 
stråler i LHC. Flere titals fysikere bemannet skift døgnet rundt, både med sentrale oppgaver og i underdetektorene, sier Røhne.

Kosmisk stråling

I mangel på faktiske partikkelkollisjoner i partikkelbanen, utnyttet forskerne partikler i den naturlige, kosmiske strålingen, som hele tiden bombarderer jorden.


 

"Noe det knytter seg stor spenning til, er om detektorene knyttet til LHC vil klare å finne den såkalte Higgs-partikkelen. Den kan være med å forklare hvorfor det finnes masse i universet. ILLUSTRASJON: CERN"
"Noe det knytter seg stor spenning til, er om detektorene knyttet til LHC vil klare å finne den såkalte Higgs-partikkelen. Den kan være med å forklare hvorfor det finnes masse i universet. ILLUSTRASJON: CERN"

- Å se kosmiske partikler, spesielt å registrere spor som krysser hele ATLAS fra de ytterste muonsystemene til de innerste spordetektorene, var en bekreftelse på at de forskjellige systemene er synkronisert, sier Ole Røhne.

Forsegler detektoren

Viktigheten av testene er stor, fordi det vil være svært tidkrevende og komplisert å reparere ting når eksperimentet endelig er i gang.

- Neste skritt er at detektoren lukkes, delvis også forsegles. Dermed
er det helt nødvendig å sjekke ut systemer som ikke lenger blir tilgjengelige. Optimistisk sett ønsker vi ikke å se disse systemene igjen før om 3-10 år, forklarer Røhne.

Foreløpig tyder det altså på at ATLAS vil fungere som forskerne håper.

Norske bidrag

Partikkeleksperimentet ved CERN er et kjempemessig, internasjonalt milliardprosjekt, der også Norge deltar.

ATLAS ledes blant annet av den norske partikkelfysikeren Steinar Stapnes, og universitetene i Oslo (UiO) og Bergen (UiB) står for viktige bidrag.

Sammen med universitetet i Uppsala har de levert omlag en sjettedel av enkelte detektormoduler (SCT Barrel) i ATLAS, til en verdi av drøyt ti millioner kroner.

Dette er småtteri i forhold til den totale kostnadsrammen på rundt 50 milliarder kroner, men likevel et viktig prosjekt for de norske fagmiljøene.

- Det er 
antakelig den tyngste investeringen noen sinne innen vårt fagområde. Og ved å levere moduler til SCT, har vi også en
del av ansvaret for å sette systemet i drift, sier Ole Røhne.

Under den siste milepæl-testingen deltok flere norske forskere på post.doc- og Phd-nivå, samt mastergradstudenter. Også på den måten får de norske universitetene utbytte av investeringene som er gjort.

Stor glede

- På detektorområdene der Norge har bidratt, var dette både den første realistiske testen i ATLAS, og en av de siste mulighetene vi har til å oppdage alvorlige feil før detektoren forsegles, sier Ole Røhne.

Derfor var smilene desto større da testene viste seg å være positive.

- Det var glede og lettelse over at systemene fungerte. Og deretter full 
konsentrasjon om neste steg, sier han.

Fra sommeren 2008 starter forhåpentlig verdens største eksperiment opp. Det vil skal vare i rundt ti år, og kan gi menneskeheten helt ny innsikt.

Powered by Labrador CMS