Hyppää pääsisältöön

Higgsin hiukkanen on alkeishiukkasjahdin himoituin saalis

Maailma on tehty äärettömän pienistä alkeishiukkasista. Niitä on mahdoton paikallistaa, mutta niitä metsästetään yhtä kaikki. Uudella vuosituhannella kiihkeimmän etsinnän kohteena on ollut aineen rakennusaineiden puuttuva linkki – Higgsin hiukkanen, "yksi hiukkasmaailman kummallisimmista vipeltäjistä".

Aineen perimmäisiksi osasiksi ajateltiin jo antiikissa atomit. 1910-luvulla keksittiin atomin koostuvan ytimestä ja sitä ympäröivästä elektroniverhosta. Muutamia vuosikymmeniä myöhemmin selvisi, että ydinkin koostuu kiivaassa liikkeessä olevista protoneista ja neutroneista, joita sitoo keskenään ydinvoima. Elektroneja puolestaan pitää ytimen ympärillä sähkömagneettinen voima.

Oheisessa Tiesitkö tämän- ohjelmassa vuodelta 1984 kerrotaan hiukkasfysiikan tuohonastisista löydöistä. 1960- ja 1970-luvuilla kehitettiin teoria, jonka mukaan protonit ja neutronit koostuvat alkeishiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Yhdessä jakamattomien leptonien (esim. elektronit) kanssa ne toimivat siis maailman materiaalisina peruspalikoina.

Näkyvä aine koostui ”Ylös”- ja ”Alas”-kvarkeista, mutta laboratoriossa oli 1980-luvulle tultaessa onnistuttu tuottamaan myös neljä muuta kvarkkia. Niille oli annettu leikilliset nimet ”Outo”, ”Lumo”, ”Totuus” ja ”Kauneus”. Alkeishiukkasten tärkein tutkimuslaitos oli Sveitsissä sijaitseva Cernin hiukkaskiihdytin, seitsemän kilometrin pituinen renkaanmuotinen tunneli kuplakammioineen.

Vaikka kvarkkeja ei oltu kovasta yrittämisestä huolimatta nähty, niiden olemassaolo voitiin päätellä. Tutkimus tapahtui epäsuorin menetelmin, hiukkasten kuplakammionesteeseen jättämien jälkien avulla.

Vuonna 1981 tehdyssä Prisma-ohjelmassa selitetään tarkemmin hiukkaskiihdyttimen toimintaa ja kuplakammiotutkimuksia. Ohjelmassa kuullaan myös perusteluja hiukkasfysiikan kaltaiselle tutkimustoiminnalle, jonka välitön hyöty ei ole kovinkaan pikaisessa näköpiirissä.

2000-luvulla alkeishiukkastutkimuksen suurin innostus kohdistui brittifyysikko Peter Higgsin 1960-luvulla ”keksimään” hiukkaseen. Kaikki muut teoreettisesti ennustetut alkeishiukkaset oli siihen mennessä pystytty havaitsemaan ja mittaamaan.

Higgsin hiukkanen on bosoni, välittäjähiukkanen, jonka on arveltu täyttävän maailmankaikkeuden. Se on aineen perusrakenteen kannalta huipputärkeä, koska hiukkasen ja siihen liittyvän ”Higgsin kentän” oletetaan antavan materiaalihiukkasille massan.

Higgsin hiukkasta tutkitaan myös Suomessa valmistetuin laittein. Prisman reportaasi vuodelta 2008 kertoo Cernin valmistumassa olevasta LHC-laitteesta (Large Hydron Collider), jolla hiukkasta oli määrä jäljittää. Tämä 27 kilometrin mittainen kiihdytin oli maailman suurin tutkimuslaite.

Higgsin hiukkanen itsessään on niin lyhytikäinen, että sen rekisteröiminen on mahdotonta. Törmäyttämällä hiukkasia toisiinsa niiden rakenne voidaan kuitenkin päätellä törmäysvauhdista ja kolarin seurauksena syntyvistä hajoamishiukkasista. Hiukkasten energia voidaan mitata niiden radan kaarevuudesta magneettikentässä.

Vuonna 2010 julkaistiin ensimmäinen uutinen, jonka mukaan Higgsin hiukkasesta oli löydetty merkkejä. Tapahtumaa kuvattiin hiukkasfysiikan merkittävimmäksi löydöksi 60 vuoteen.

Fyysikko Kari Enqvistin haastattelussa vuodelta 1999 pohditaan hiukkasfysiikkaa filosofiselta kannalta. Enqvistin mukaan aine käy meille sitä kummallisemmaksi, mitä enemmän opimme siitä. Kvanttifysiikan säännöt ovat arkiajattelumme kannalta paradoksaalisia: alkeishiukkanen voi olla monessa paikassa yhtaikaa.

Alkeishiukkasten maailma koostuu käsittämättömän pienistä objekteista ja siinä tapahtuu sekunnissa valtava määrä asioita. Fysiikka etsii vastausta siihen, miten tästä maailmasta nousee meille tutumpi kivien, kasvien, tuolien, ajatusten ja tunteiden maailma.

Teksti: Jukka Lindfors

Uusimmat sisällöt - Elävä arkisto

  • "Ilman unelmia ei voi elää tulevaisuuteen" – Chilen pakolaiset muistelevat vallankaappauksen kauhuja ja suomalaista solidaarisuutta

    Vuoden 1973 vallankaappaus sai suomalaiset aktivoitumaan.

    11. syyskuuta vuonna 1973 kenraali Pinochetin sotilaat aloittivat vallankaappauksen ja ryhtyivät tuhoamaan Chilen demokraattista järjestelmää. Stadionit muutettiin keskitysleireiksi, ihmisiä vangittiin, kidutettiin ja surmattiin. Elävän arkiston koostamassa artikkelissa entiset pakolaiset kertovat kokemuksiaan vankileireistä, kotiinpaluusta ja suomalaisesta solidaarisuudesta.

  • Chileläisen Alvarezin perheen pakolaisvuosista jäi muistoksi Turun murre – poika Luis palasi asumaan Suomeen

    Vaiheita pakolaisuudesta paluumuuttoon Ylen ohjelmissa.

    Alvarezit pakenivat Chilen syksyn 1973 vallankumouksen jälkeistä kaaosta ja vainoja Suomeen. Viisihenkinen perhe asettui Turkuun yli kymmeneksi vuodeksi, mutta palasi Chileen 1985. Suomeen sydämen siteet luonut vanhin poika Luis muutti kuitenkin takaisin Turkuun opiskelemaan. Perheen vaiheita on tallentunut Ylen ohjelmiin, joissa heitä saatellaan paluumatkalle vanhaan kotimaahan, käydään tapaamassa poliittisesti uudelleen järjestäytyvässä Chilessä sekä kuullaan perheen tarinaa aikuisena Turussa yliopistouran luoneen Luis Alvarezin kertomana.

  • Hard Rock Hallelujah! – Lordi rokkasi Suomelle euroviisuvoiton 2006

    Lordi toi Suomelle historiallisen euroviisuvoiton 2006.

    Finland twelve points! Suomi 12 pistettä! Kolme sanaa, joita harvoin on Euroviisuissa kuultu, mutta vuonna 2006 ne lausuttiin peräti kahdeksan kertaa. Lordi pokkasi Suomen ensimmäisen euroviisuvoiton kaikkien aikojen piste-ennätyksellä ja viisuhistorian ensimmäisenä hard rock -yhtyeenä. Elävän arkiston koosteessa muistellaan Lordin matkaa karsinnoista aina Kauppatorin yleisöennätyksen keränneisiin voitonjuhliin asti.

  • Elämä chileläispakolaisena Suomessa oli sopeutumista, kaipuuta ja kipeitä muistoja

    Chilen pakolaiset Suomessa 1970-luvulla.

    Syyskuun 11. päivä vuonna 1973 Chilessä alkoi vallankaappaus, jonka seurauksena tuhansia ihmisiä lähti maasta pakoon. Osa pakolaisista tuli myös Suomeen. Chileläissyntyisen ohjaajan Angelina Vasquezin ohjaama Kaksi vuotta Suomessa (1975) ja Matti Ijäksen ohjaama Vieras poika (1974) kertovat chileläispakolaisista Suomessa ja heidän lähtönsä syistä sekä taustoista.

  • Ystävyyttä ja hämäräbisneksiä Areenassa – kuusi asiaa, jotka yhdistävät kasarin ja ysärin seikkailusarjoja

    Kuusikko ja kuoleman varjot sekä muut sarjat Areenassa.

    Kalakukkoreseptin ryöväävät rosvot, huumerahojen perässä oleva prätkäjengi ja muut hämäräbisnekset houkuttelevat lapsia ja nuoria selvittämään rikoksia. Yhdeksän kesäistä jännitysohjelmaa on julkaistu nyt Areenaan ja ne ovat katsottavissa vähintään vuoden ajan. Listasimme kuusi asiaa, jotka yhdistävät näitä seikkailuja.

  • Laulajatar Aulikki Rautawaara oli ihailtu tähti – Musiikin syntymäpäiväkalenteri

    Muistamme syntymäpäivänä 2. toukokuuta.

    Aulikki Rautawaara oli häikäisevä kaunotar ja kansainvälinen sopraano, jota ihailivat kaikki, huippukapellimestareista aina marsalkka Mannerheimiin. Die Rautawaara liikkui 1930–1940-luvulla eurooppalaisissa kulttuurisalongeissa kuin kotonaan, ja hänestä kiinnostuivat niin äänilevyteollisuus kuin elokuvatuottajatkin.

  • "Yhtenäistä kansaa ei voi koskaan voittaa" – Chilen kansainvälinen solidaarisuusliike alkoi Helsingistä 1973

    Suomessa reagoitiin voimakkaasti Chilen verisiin tapahtumiin

    Presidentti Salvador Allenden hallituksen väkivaltaiseen kaatamiseen reagoitiin voimakkaasti pohjoismaissa ja etenkin Suomessa. Chilen vallankaappaus 11.9.1973 järkytti suuresti ja sai suomalaiset osoittamaan tukeaan Chilen kansalle välittömästi. Suomalaisten aktiivisuuden ansiosta kansainvälinen solidaarisuusliike järjestäytyi Helsingissä jo syyskuun lopussa 1973. Artikkeliin on koottu televisio- ja radioreportaaseja vallankaappauksen jälkeisien kuukausien ajalta.

  • Outi Nyytäjän kuunnelmat kuvaavat luonnikkaasti vallan ytimiä

    Outi Nyytäjän radiodraamoja nyt Areenassa

    Dramaturgi, käsikirjoittaja ja ohjaaja Outi Nyytäjä meni päin väkeviä aiheita. Huhtikuun 25. päivä 2017 kuolleen Nyytäjän radiotuotanto tarjoaa sarjoja, pistekuunnelmia ja kulttikirjojen dramatisointeja. Teksteissä punnitaan usein ihmisten välillä olevaa valtaa. Kuka saa tilaa – kuka ottaa tilan. Ja mitä siitä seuraa? Kieli ja valta ovat keskiössä Nyytäjän radiodraamoissa.

  • Chilen pakolaiset saivat Suomessa lämpimän vastaanoton ja voimistivat entisestään suomalaisten vahvaa halua auttaa

    Ensimmäiset pakolaiset saapuivat Chilestä 19.11.1973.

    Tiedot Chilen sotilasjuntan jatkamista väkivallanteoista järkyttivät sekä suomalaisia että virallista Suomea syys–lokakuussa 1973. Syntyi vahva halu auttaa juntan vainon kohteiksi joutuneita henkilöitä konkreettisesti. Ensimmäisen kerran historiansa aikana Suomi otti poliittisella päätöksellä vastaan ulkomaalaisia pakolaisia. Heistä ensimmäiset saapuivat Suomeen 19.11.1973.

  • Kansallisbaritoni Matti Lehtisen ura ei lopu koskaan – Musiikin syntymäpäiväkalenteri

    Onnittelemme syntymäpäivänä 24. huhtikuuta!

    Kun Ylen äänitearkistossa tekee haun Matti Lehtinen, saa tulokseksi yli tuhat osumaa. Huhtikuun 24. päivänä syntyneen Matti Lehtisen (s. 1922) lyyrinen ääni soi Yle Radio 1:n ohjelmistossa säännöllisesti ja näin luontaiset laulajanlahjat omaava baritoni jatkaa vuosikymmenestä toiseen yhtenä yleisön ehdottomista suosikkilaulajista.