Möödunud neljapäeval (18.10.12) andis Tartu Ülikooli aulas akadeemilise inauguratsiooniloengu värske kõrge energia füüsika professor Martti Raidal.
Professor Raidal lõpetas Tartu Ülikooli füüsikuna 1992. aastal. Teoreetilise füüsika doktorikraadi omandas ta Helsingi Ülikoolis. Edasi täiendas osakestefüüsik end Valencia Ülikoolis, Hamburgi Ülikooli DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) projekti juures, California Riverside-i Ülikoolis ning CERN-is (European Organization for Nuclear Research).
Inauguratsiooniloengu alguses tegi professor Raidal selgeks, et nii maapealsed kui kosmoses toimuvad osakesteeksperimendid on teineteise suhtes komplementaarsed. Makro- ning mikromaailm on tihedasti seotud. CERN-i kiirendieksperiment võimaldab paralleelselt kosmoses sooritatud vaatlustega heita pilk Universumi varajasele ajaloole.
Hetke olulisim küsimus kõrge energia füüsikas on Universumi massijaotuse olemus. „Suure tõenäosusega oleme CERN-is avastanud osakese, mis ütleb meile, et tegelikult ei tea me suurt midagi,“ nentis Raidal. Universumi energeetilisest eelarvest moodustab 73% tumeenergia, 23% tumeaine, 3,6% kosmiline gaas ning 0,4% tähed koos ülejäänud meile adutava mateeriaga. Higgsi boson annab kindla vastuse 4% Universumi massi osas, ent suurem osa on siiani mõistatus.
Eraldi Higgsi bosonile pühendatud loenguosas ütles professor Raidal, et praegu on normaaljaotuse 5 standardhälbe täpsusega teada, et on leitud mingi uus osake, mis sarnaneb standardmudeli ennustatule. Seda näitab detektorite osakestevoo statistikast selgelt eristuv 125 GeV energia piik. Samas nentis Eesti hajusarvutusele aluse pannud mees, et kindlalt midagi väita ei saa. Edasi tuleb uurida, kas on tegemist sellise bosoniga, mida osakeste standardmudel ennustab, või on sellel mingid lisaomadused. „Teadus LHC-s (Large Hadron Collider) alles algab. Andmed on käes, nüüd tuleb neid töödelda. Praegu on osakestefüüsikas põnevaim aeg,“ lisas professor Raidal.
Uue osakese avastamise kõrval on üks kaalukamaid füüsika probleeme tumeaine olemuse selgitamine. Tumeainet otseselt vaadelda ei ole praeguste katsevahenditega võimalik, küll aga on Universumi struktuuri tekkes olulist rolli mängiv aine vaadeldav kaudselt, näiteks gravitatsiooniliste läätsede abil. Tumeaine võib ruumi kõverdada nii, et ühelt teleskoobipildilt on näha sama galatika mitut paralleelkujutist. Lisaks teame tumeaine olemasolust galaktikate pöörlemiskõveratest. Klassikaline teooria ennustab, et galaktika ümber tiirleva aine joonkiirus peaks raadiuse suurenedes vähenema. Mõõtmised aga näitavad, et kiirus on raadiuse ulatuses suhteliselt konstantne. Kiiruse jaotust on võimalik puuduva massi komponendi abil seletada. Seni kindlaimalt tumeaine olemasolu tõendavad andmed pärinevad põrkuvate galaktikate (bullet clusters) vaatlustest. Kahe õhus põrkuva lumepalli aine pildub energia ning impulsi jäävuse seaduse alusel laiali. Põrkuvate galaktikate barüotsentri uurimisest on aga teada, et osa galaktikate kogumassist läheb põrketsentrist läbi. Lisaks on teada, et tumeaine moodustab galaktikate, galaktikaparvede ja galaktikate superparvede ümber halosid. „Universum pole veel valmis. Uusimad struktuurid on loomisel,“ ütles professor Raidal.
On teada, et tumeaine allub gravitatsioonilisele interaktsioonile, võib-olla ka nõrgale interaktsioonile. Tumeaine osakeste kandidaatideks peetakse neutriinosid, aksione, massituid Higgsi bosoneid või WIMP-e (Weakly Interacting Massive Particle). „Praegu selgeid tõendeid tumeaine olemusest ei ole, mis on tegelikult hämmastav, arvestades, et elame sisuliselt tumeaine pilves,“ märkis professor Raidal. On tõenäoline, et tumeaine osakesed on supersümmeetrilised ning neelduvad oma paralleelosakestega. Lisaks on tõenäoline, et neeldumisel tekivad kergemad tuntud osakesed prootonid, elektronid, neutriinod ja antiprootonid.
Astroosakeste mõõtmise buum algas kosmoseprojekti PAMELA (Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics) positronmõõtmistega. PAMELA registreeris ennustatud energiavahemikus oodatust rohkem positrone. Andmeid kinnitas 2011. aastal tööd alustanud Fermi vaatlusjaam. Üks võimalikke kõrvalseletusi on mõne pulsartähe või gravitatsiooniläätse Maa pihta suunatud keskmisest kõrgem osakestevoog. Ent Fermi vaadeldud kõrge energiaga gammakiirgus on gravitatsioonihäirete suhtes invariantne. Raidali töörühm oli maailmas teine, mis avastas Fermi andmetest 130 GeV osakeste energia piirkonnas piigi. „Need on suhteliselt uued tulemused, mis võivad viidata tumeaine neeldumisreaktsioonidest tingitud kiirgusele,“ ütles professor Raidal oma loengu lõpuosas.
Küsimusele, miks ei läinud käesoleva aasta Nobeli preemia Higgsi avastajaile, vastasid LOTE dekaan Peeter Burk ning professor Raidal mõlemad innukalt, et tõeliste tulemuste teatamiseni läheb veel aega aastaid, et Nobelit niisama kätte ei anta. Seejuures märkis 44-aastane professor naljatades, et keskmine Nobelisti vanus küündib kaheksakümneni, mistõttu enam kaua oodata pole vaja.
Leave a Reply