CERN-i suveüliõpilane Joosep Pata jagab kahe suve kogemusi

Joosep Pata on Tartu Ülikooli füüsikamagistrant, kes veetis 2011. ning 2012. aasta suved Šveitsis, CERN-is (Euroopa Tuumauuringute Keskus Genfis) suveüliõpilasena. Nüüd on ta Eestis tagasi. Kohtume Joosepiga muljetamise eesmärgil Tartus füüsika õppehoones aadressil Tähe 4.

Mida CERN-is õigupoolest tehakse?
Suur LHC (Large Hadron Collider) kiirendi annab põhitulemusi. Lisaks on asutuses väiksemad, muuhulgas kalibreerimiseks kasutatavad eelkiirendid  (kiirendite kaarti näeb siit), igal neist oma töörühm. Mina olen koos teiste suvetudengitega kokku puutunud eelkõige LHC (Large Hadron Collider) põrkeandmetega. Lisaks kiirenditele on CERN-is mitmeid teisi eksperimente. Näiteks üks, mis toodab antiainet ning mõõdab selle omadusi (AD ehk Antiproton Decelerator projekt).

Millega sina oma suvestuudiumi jooksul tegelesid?
Esimesel aastal tegin seda, mida kõik teisedki suvetudengid. Käisin loengutes, pärast tegelesin analüüsülesandega, mis oli väiksem statistiline probleem. Lahendasime seda koos ühe teise eestlasega, kes õpib osakestefüüsikat doktorantuuris Hollandis.

Kas statistilised probleemid on CERN-i põhivooluks? On ju Higgsi bosoni leidminegi tugevalt statistikaga seotud.
Tegelikult mitte, probleeme on mitmesuguseid. See, millega meie tegelesime, oli põhiliselt analüüs ja analüüsimeetodid. On ka neid, kes tegelevad arvutuslike probleemidega, näiteks kuidas detektoritest tulevaid mitme terabaidiseid andmemassiive paremini töödelda või salvestada. Sõltub tegelikult juhendajast ja tudengi oskustest ning huvist, millega inimene tegelema hakkab.

Mis formaadis loengud toimusid ja kui kaua need kestsid?
Õppetsükkel kestis täpselt kaks kuud. Mõned tudengid saabusid hiljem, olid siis pärast kauem. Esimesed poolteist kuud on igal tööpäeval hommikul üheksast loengud, mis kestavad lõunani. Kokku on kolm loengut, pikkusega 45 minutit. Tsükli lõpus on pooletunnine arutelu, kus on kohal kõik loengupidajad ning asjast huvitatud tudengid. Ülejäänud päevast tegeldakse asjakohaselt huvi pakkuva tegevusega. Esimesel suvel tahtsin aru saada kuidas üks statistiline meetod töötab. Sellega siis tegelesingi.

See, et sa olid nendel kordadel bakalaureuseastme tudeng, oli kuidagi eriline?
Tegelikult ongi suvetudengid üldiselt bakalaureuse õppeastme eelviimasel-viimasel aastal. Loengud olid kohati keerulised ja rasked jälgida, sest olid väga laiahaardelised ja tempokad. Lektorid pidid 135 minutiga läbi võtma mõne suure teema, näiteks osakeste standardmudeli ühe osa. Kõik sõltub ka tudengi ettevalmistusest. Mina läksin sinna esimesel aastal nii, et polnud kvantmehaanikatki kuulanud. Sellseid teadmisi eeldatakse. Midagi ikka teadsin, aga mitte piisavalt. Sel suvel oli tegelikult sama lugu. Alati on asju, millest aru ei saa. Loengud on tegelikult head. Kui nende peale hiljem mõelda või samas vallas Tartus mõnd põhjalikumat loengut kuulata, siis lähevad teadmised paika ning tekib süsteem.

Joosepile tuleb kõne Eesti Energiast, vaja korteris elekter sisse lülitada, vestlusaega jääb napimaks.

Oli tudengitel veel tegevusi?
Kaks asja on küllalt. Eksperimentaalülesanne oli paisuva iseloomuga. Saad midagi valmis, siis antakse tööd juurde. Tõtt öelda ega ma tol aastal rohkem ei jõudnudki teha. Välja arvatud vabal ajal.

Räägi vabast ajast ka.
Mis seal rääkida. Genfist asutakse umbes kümne kilomeetri kaugusel, Šveitsi-Prantsusmaa piiri peal. Ühel pool on Juura mäestik. Teisele pool, Genfist edasi, on Šveits ja Alpid, ka Genfi järv. Ümbruskonnas on maa üldiselt utiliseeritud, kas viinamarjaistandused või lehmakasvandused.

Kas oled piltidelt kuulsaks saanud peakiirendit ka näinud?
Ei ole. Masin on nüüd töötanud ligikaudu kaks aastat ning on rängalt radioaktiivne. Sinna ei saa. Laetud osakesed liiguvad suurel ringjoonelisel orbiidil pea valguse kiirusel ja kiirgavad seetõttu elektromagnetkiirgust. Tööolukorras ja loetud aja pärast tööd on kiirendikompleks vaatlejatele suletud. Selleks, et sinna saada, peab olema mõjuv põhjus. Masin läheb ligikaudu poole aasta pärast kinni, siis on lootust, et järgmise suve minejad saavad all ära käia. Tudengitele korraldatakse küll detektoritesse ekskursioone, aga praegu näeb vaid kontrollruumi. Heal juhul viiakse koopasse ka, aga aparatuuri varjestavad kümne meetri paksused betoonseinad. Kiirendi on umbes 100-150 meetri sügavusel maa all.

Sel aastal käisid uuesti. Sind kutsuti tagasi?
Kuivõrd olen KBFI kõrge energiaga osakeste füüsika töögrupi liige, siis oli väga kasulik, et lähen sinna, kus on minu praeguse töö juhendaja ja inimesed, kes selle valdkonnaga tegelevad, et nad on lähedal. Arutelu käib siis kiiremini ja juhtnöörid on konkreetsemad.

On sul veel midagi tehnilise poole pealt lisada?
Elamise ja muu sarnase eest hoolitsevad need, kes sind suveülikooli lähetavad. Antakse elatusraha ja broneeritakse koht CERN-i elamus, põhimõtteliselt ühiselamus. Seltskond on väga rahvusvaheline. Eesti suvetudengid on natuke omaette, sest Eesti ei ole ametlikult CERN-i programmi liige. Loengutes käies on siiski enda teha millised tutvused sa lood.

On siis Higgsi boson avastatud või mitte?
Mina saan aru nii, et on avastatud mingisugune boson, millel on peaaegu samad omadused standardmudeli ennustatud Higgsi bosoniga. Higgsi boson laguneb niivõrd kiiresti, et seda otse ei näe. Näeb ainult selle lõpp-produkte, näiteks footoneid. Enamat ei saa praegu väita. Lisaks on ennustatust teatavad kõrvalekalded. Näiteks laguneb avastatud boson praegu liiga sageli kaheks footoniks, et selget pilti luua. Veel ei saa öelda, et tegu oleks otsitud osakesega. Ees seisab huvitav ülesanne, mille käigus tuleb selgitada, kas see on täpselt selline boson, mida ennsutatakse, või on tegemist osakesega, millel on standardmudeli väliste teooriate kohta vihjeid andvad lisaparameetrid. Mulle tundub, et see lisaparameetrite uurimine ongi praegu huvitavaim teema.

Vahepeal jäi siin Eestis uudiseid lugedes pealiskaudne mulje, et standardmudeli alustalad kõiguvad. On see nii?
Standardmudeli alustalad ei kõigu. Tegemist on efektiivse teooriaga, mis on loodud mingisuguste füüsikaliste nähtuste arvutamiseks, nii olen mina aru saanud. Pigem on küsitav, miks see nii on. Standardmudel ennustab väga hästi eksperimendi tulemusi. Saadud tulemused ei saa enam valeks minna. Pigem saab juurde tulla lisanüansse, mis näitavad, et standardmudel on mingisuguse üldisema teooria lihtsustus või täpsustus kui seda piisavalt uduste prillidega vaadata.

Mis saab pärast võimalikku suurt avastust?
Siis jääb üle mõõta Higgsi bosoni omadused. Teame selle massi ja olemasolu, millest on vähe. Sisuliselt on vaja ära mõõta kõik osakese lagunemise variantide tõenäosused lagunemiskanalites umbes viie või kuue standardhälbe täpsusega. Siis võib midagi väita teiste füüsikateooriate kohta. Praegu leitud andmed  on samas ka väga huvitavad, sest Higgsi bosoni mass on parameeter, mis on standardmudelis väga tähtsal kohal. See parameeter lubab piirata standardmudeli väliseid teooriaid, näiteks lihtsamat supersümmeetria teooriat. Higgsi bosoni olemasolu kinnitab, et standardmudeli abil on võimalik edukalt loodust kirjeldada, aga mitte seda, miks see nii läinud on.

Milline oleks üks sündmus, mida sa tahaksid tulevikus näha?
Tegelikult ei ole see seotud osakestefüüsikaga. Tahaksin näha inimkonna edusamme kosmoseavaruste avastamises.

Küsis Uku Püttsepp