CERN- tiedeprojekti

CERN on kansainvälinen hiukkasfysiikan tutkimuslaitos Geneven liepeillä Sveitsissä.

Valmentautuminen koko lukuvuoden (mm. aiheeseen ja CERNiin tutustuminen jo ennakkoon ryhmissä, sekä vierailut esim. Oulun yliopistolla)

Tiedeleirillä päiväohjelma 18.–20.4. koostuu luennoista ja vierailuista koeasemilla, iltapäivät/illat työskentelyä omien opettajien johdolla (esim. päiväkirjan ylläpito verkkoon yhteisesti)

Hei kaikki!

Ollaan Anna, Anni ja Maija OSYK:ista. Me lähdetään innoissamme reissuun oppimaan ja näkemään kaikenlaista uutta. Odotamme reissulta myös uusia ystävyyssuhteita ja mukavaa meininkiä :) Eniten odotamme tietenkin vierailua itse tutkimuskeskuksessa ja sitä, että näemme, miten tutkimustyö käytännössä toimii. Hyvänä kakkosena tulee reissu Chamonixiin.

Maija osaa ranskaa ja on myös innoissaan siitä, että pääsee käyttämään kieltä.

Kukaan meistä ei ole aikaisemmin käynyt Sveitsissä, joten senkin puolesta on mukava lähteä reissuun. 

Me valmistaudumme reissuun syventymällä fysiikkaan ja keräämällä runsaasti hyvää reissumieltä!

CERN fiilikset:

Anna Rautio (kuvassa keskellä)
Odotan innolla Cernin reissua. Kuulin mahdollisuudesta päästä mukaan ensimmäisen vuoden alussa ja onnekseni pääsin mukaan. Tämä kaikki tuntuu vielä niin epätodelliselta, huhtikuuhun tosin on vielä hieman aikaa. Odotan innolla varmasti ikimuistoista reissua ja uusien asioiden oppimista.

Jatta Kaija (kuvassa oikealla)
Kun reissumahdollisuudesta Cerniin, ajattelin heti, että tuonne pitää päästä. On niin jännää päästä tutustumaan läheltä hiukkasfysiikan tutkimukseen ja oppia lisää paikasta, jossa on tehty suuria löytöjä. Reissu tulee varmasti olemaan yksi lukion huippuhetkistä!

Asta Ruhkala (kuvassa vasemmalla)
Olin jo lukioon tullessani kuullut mahdollisuudesta päästä Cerniin ja päättänyt, että aion hakea reissuun mukaan, joten tätä on todellakin odotettu! Nyt kun koko reissu alkaa konkretisoitua ja saadaan tietää tutkimuskeskuksesta enemmän, on odotukset vielä korkeammalla. On mielenkiintoista päästä näkemään, millaista fysiikan tutkimustyö käytännössä on ja oppimaan paljon uutta.

Kuvassa vasemmalta oikealle Iiris Moilanen, Henna Ojala ja Iisa Mäenpää

Odotetaan matkaa kaikki todella innoissamme ja mielenkiinnolla, tulee varmasti kaikin puolin ainutlaatuinen reissu. Mukava päästä näkemään, millaista työtä Cernissä konkreettisesti tehdään.

Valmistautua aiomme tutustumalla vähän tarkemmin Cerniin jo ennen matkaa ja tekemällä aiheeseen liittyviä ennakkotehtäviä, sekä tietysti opiskelemalla vielä viimeiset lukion fysiikan kurssit.
 

Anni Lämsä: Odotan innolla ja jännityksellä. Uskon, että reissusta tulee mahtava ja ainutlaatuinen. Olen kuvissa raitapaidassa.

Mediaryhmä + Milla 

Laura Kojo, Venla Jutila, Atte Kokko ja Daniel Kälkäjä

Akseli Pitkänen, Mikko Tynjälä ja Mikko Haapea odottavat innolla Cernin tapahtumia.

Tämä ryhmä on Cernin toisen päivän kokoonpano eli Cernissä olleen kakkospäivän vierailun päiväkirjan laatijat.

Pääsimme kuuntelemaan Oulun yliopistolle professori Matti Alatalon luentoa pimeästä aineesta. Luennolla esiteltiin niin pimeää ainetta mahdollisesti selittäviä teorioita, kuin ajatuksia siitä, mitä se ei ole. Eniten tutkittu teoria WIMP:in (Weakly Interacting Massive Particles) mukaan pimeä aine vuorovaikuttaisi gravitaation välityksellä. Tämä yhdistäisi gravitaation muiden voimien tavoin standardimalliin. Koska tämä liittyy keskeisesti supersymmetriaan ja standardimalliin, sivuttiin myös niitä luennolla. Luennolla esiteltiin myös muita pimeän materian selittäjäkandidaatteja; aksioni ja gravitiino. Näitä teorioita varmemmin tiedetään kuitenkin, mitä pimeä materia ei ole. Se ei ole baryonista materiaa eli materiaa, jota pystymme havainnoimaan klassisen fysiikan keinoin, eikä kevyitä hiukkasia eli hiukkasia, joiden massa on pienempi kuin 2 keV (kiloelektronivoltti).

Vaikka pimeästä aineesta ja – energiasta tiedetään vähän, on näiden prosentuaalisten osuuksien arveltu olevan suuri. Tuntemaamme tavallista materiaa on universumista vain 4% kun taas pimeää materiaa on 23% ja pimeää energiaa 73%. Tätä suhdetta kuvattiin hauskasti kuppikakulla, jonka päällä olevat strösselit kuvaavat baryonista materiaa, kuorrute pimeää materiaa ja itse taikina pimeää energiaa. Samaa vertausta voidaan käyttää myös universumin laajenemiseen. Kun kuppikakku paistetaan, se laajenee ja strösselit loittonevat toinen toisistaan.

Kuten fysiikan opiskelussa yleensäkin uusia kysymyksiä heräsi enemmän kuin saatiin vastauksia, mutta juuri se teki aiheesta niin mielenkiintoisen. Lopuksi keskustelimme vielä fysiikan opiskelusta yliopistossa ja Oulun yliopistossa tehtävästä tutkimuksesta.

Anna Rautio, Jatta Kaija, Asta Ruhkala

Ensimmäinen luento käsitteli gravitaatioaaltoja, ja sen piti teoreettisen fysiikan professori Erkki Thuneberg. Hän kertoi meille lyhyesti Einsteinin yleisestä suhteellisuusteoriasta, jonka mukaan painovoima kahden kappaleen välillä aiheutuu siitä, että niiden massat kaareuttavat aika-avaruutta. Kaarevuus saa kappaleet kiertämään toisiaan, ja tämä kiihtyvä liike saa aikaan gravitaatioaallot. Gravitaatioaalloista tehtiin ensimmäinen suora havainto vuonna 2016 LIGO-havaintolaitteella.

Tähtitieteen dosentti Pertti Rautiaisen luennon aiheena puolestaan oli alkuräjähdys ja maailmankaikkeuden kehitys. Vallitsevan teorian mukaan maailmankaikkeus syntyi 13,8 miljardia vuotta sitten alkuräjähdyksessä ja laajenee jatkuvasti. Alkuräjähdyksen ajatellaan syntyneen äärimmäisen tiheässä ja kuumassa tilassa. Se eteni ensin nopeasti (noin 100 sekunnin aikana) vaiheeseen, jossa neutroneista ja protoneista syntyi atomiytimiä. 380 000 vuoden kuluttua alkuräjähdyksestä atomiytimistä ja elektroneista muodostui atomeja. Ensimmäinen tähti puolestaan syntyi noin 400 miljoonan vuoden kuluttua. Nykyisin tuntemamme aine muodostaa arviolta vain 4% maailmankaikkeudesta, lopun ollessa pimeää materiaa ja pimeää energiaa.

Luennon lopussa Rautiainen kertoi vielä erilaisista teorioista, joilla maailmankaikkeuden olemassaoloa on pyritty selventämään. Kaikille fysikaalisille ilmiölle on etsitty ns. kaiken teoriaa, joka yhdistäisi ilmiöt toisiinsa. Esimerkiksi säieteoriat ovat hahmotelmia tällä teorialle. Lisäksi on esitetty myös teorioita rinnakkaistodellisuuksista ja siitä, että luonnonvakiot ”arvotaan” joka kerta uudestaan.

Molemmat luennot olivat erittäin mielenkiintoisia ja opimme niiden aikana paljon uutta. Oli myös antoisaa päästä tutustumaan siihen, millaisia aiheita yliopistossa voi fysiikan saralla esimerkiksi opiskella.

Iiris Moilanen, Iisa Mäenpää ja Henna Ojala

2. Päivä, Sveitsin Geneve

Aamulla heräsimme klo 6.00-6.30 ja aamutoimien jälkeen suuntasimme aamupalalle. Köykäisen aamupalan jälkeen suuntasimme kohti CERNiä raitiovaunulla. CERNin porteilla meidät vastaanotti suomalaisopas Tuija Karppinen. Hän johdatti meidän ensimmäiseen esitykseen. Esitelmässä käytettiin hyväksi virtuaalitodellisuutta ja se koski CERNin historiaa sekä ensimmäistä hiukkaskiihdytintä CS:ä. Se valmistui vuonna 1957 ja sen koko nimi on synkrosyklotroni ja sen energia oli 0.6 GeV. Tällä hetkellä LHC-kiihdyttimen energia 13 TeV. Esitelmän piti ranskalaisopas Rachel Avramidou.

Mielenkiintoisen ensiesittelyn jälkeen suuntasimme Tuijan johdolla Markus Nordbergin luennolle CERNistä yleisesti. Markus oli huumorintajuinen ja hauska, mikä sai esitelmästä rennon ja nauruntäyteisen. Markus antoi meille kolme hyvää vinkkiä fysiikankokeeseen. Hän kuitenkin painotti niiden olevan vain äärimmäisiä hätätapauksia varten.  

1) F=ma
2) derivoi
3) sin(π)=0

Markuksen puolituntia yliajaksi venyneen esitelmän jälkeen pääsimme kuin pääsimmekin lounaalle. Ruokalassa oli ruuhka-aika ja emme olleet tottuneet CERNin kaoottiseen ruokalaan. Saatuamme jonkilaista ruokaa lautasellemme ja syötyämme sen, käväisimme matkamuistoliikkeessä odotellessamme seuraavan esitelmän alkua.

Päivän toiseksi viimeisen esitelmän piti Jaana Heikkilä. Esitelmässä syvennyimme hiukkaskiihdyttimiin ja -ilmaisimiin painopisteenä CERNin LCR-kiihdyttimeen ja CMS-tutkimusasemaan. Puhuimme myös hiukkasfysiikan tulevaisuudesta sekä sen haasteista.

Viimeinen esitelmä koski konetekniikkaa CERNissä. Oppitunnin konepajan toiminnasta piti Tommi Mikkola. Oppitunnin jälkeen pääsimme tutustumaan konepajaan hänen ja Antti Kolehmaisen johdolla. 

Milla Leppänen, Anni Lämsä ja Paulus Ylimäki

 Aamiainen tarjottiin noin kello 7. Klo 7.30 lähtö Cerniin. Klo 7.30 kävelyä, Klo 7.50 raitiovaunulla Cerniä kohti.

 Klo 8.20 saavumme Cernin lähtöportille. Klo 8.30 saapuu oppaamme Tuija Karppinen. Klo 8.42 olemme Cernissä Ranskan puolella.

 Klo 9 Aluksi tutustuimme CERNin tietojenkäsittelyyn. Katsomme filmejä tiedonsiirtojen, prosessoreiden ja tietokoneiden kehityksestä. Tästä aiheesta kertoo Carolina Lindqvist.

 Klo 10 on kanadalaisen Tim Friesenin esitys antimateriasta. Kerrotaan antimaterian tärkeydestä ja sen valmistamistavoista hiukkaskiihdyttimien avulla. Antivety-tutkimus on keskeistä tällä hetkellä. Annihilaatio! Materian ja antimaterian vuorovaikuttaessa syntyy valtava energiamäärä. Winnipegiläinen näytti 

 Klo 12 vietetään lounas.

 Klo 13 kuuntelimme luennon CLIC eli Compact Linear Collider -projektista. Esittäjänä Jukka Väinölä. Lineaarikiihdyttimestä tulisi monta kymmentä kilometriä pitkä. On tarkoitus rakentaa se ensi vuosikymmeninä. Suunnittelu on alkanut jo 80-90-luvuilla, mutta eräs japanilainen projekti kilpailee Clic-projektin kanssa. Tosin Clic-projektissa yritetään päästä 3 TeV:iin, mihin japanilaiset eivät pääsisi. Keskipiste tulevalla hankkeella olisi keskellä Cerniä.

 Klo 14 Päivän viimeinen etappi oli S'cool LAB, jossa pääsimme rakentamaan oman sumukammion Harri Toivosen johdolla. Tarvitaan laatikko kylmää jäätä (-77°C) ja alkoholia  (isopropanolia). Taululle esitetään hiukkaset, mitkä oli saattanut nähdä. Perinteinen alfa-hiukkanen sekä myoni, tau, elektroni ja muita hiukkasia. Olosuhteisiin vaikuttaa magneettikenttä. Näkyy viivan, kiemurtelevan, v-kirjaimen muotoisia kuvioita alkoholiastiassa jäiden päällä kaasussa. Mukana oli 7 ryhmää. Osa näki lähelle 40 kuviota minuutissa.

 Klo 18 Kokoonnuimme puistoon, jossa pidettiin tietovisa.  Opettajat olivat laatineet 13 kysymystä opiskelijoille fysiikkaan ja oppimaamme liittyen pikniktyyliin. 5 ryhmää arvottiin.

Mikko Haapea, Akseli Pitkänen ja Mikko Tynjälä

Heräsimme noin klo 6.15-6.30 uuteen päivään ja paahtavaan kuumuuteen. Saimme taas syödäksemme herkullisen aamupalan: leipää ja jogurttia. Klo 7.30 lähdimme yhdessä kohti viimeistä päiväämme CERNissä. Olimme nopeita ja saavuimme B-portille taas puoli tuntia liian aikaisin. 

Ensimmäinen luento alkoi klo 09.00 ja se käsitteli teoreettista fysiikkaa. Luennonpitäjä oli Aleksi Kurkela, ja hän toimii CERNissä raskaiden ionien parissa. Keskustelimme muun muassa gravitaatioaalloista, neutronitähdistä, pimeästä aineesta ja suhteellisuusteoriasta. Lopuksi Kurkela totesi nasevasti, että CERN onkin hiukkasfysiikan Disneyland. 

Pienen tauon jälkeen jatkoimme samassa tilassa Antti Onnelan asiantuntevalla luennolla. Kyseessä oli Cloud-koe, jonka avulla tutkitaan kosmisia säteitä, aerosoleja, pilviä ja ilmastoa. Kokeella saadaan tietää ilmastonmuutokseen vaikuttavista tekijöistä ja sen avulla ennustetaan tulevaisuuden ilmasto-oloja. Tutkimuksiin tarvittavat ilmasto-olosuhteet luodaan keinotekoisesti, muun muassa niin, että kosmisten säteiden tilalla käytetään ionisoiva suihkuja. Lopuksi näimme tiloja myös käytännössä. 

Viimeiseksi kokoonnuimme antoisaan palautetilaisuuteen Kati Lassila-Perinin johdolla. Saimme kahvia, mistä seurasi Kari-ope iloisuus. 

Päivän päätteeksi, hieman haikeana, mutta onnellisena, lähdimme Ranskassa sijaitsevaan ostoskeskukseen shoppailemaan. Tapahtumarikkaan päivän päätteeksi jäämme odottamaan innolla huomista Chamonix-reissua!

Venla, Daniel, Atte ja Laura

Aamulla lähdettiin bussilla Hostellin pihalta kohti Ranskaa ja Chamonixin kylää.

Hieno ilma suosi meitä taas tänään, joten päätimme nousta yhdessä hissillä ylemmäksi. 

Monivaiheisten jonotusten ja hissin nousun aikaisten kiljahdusten jälkeen pääsimme lopulta lähes neljän kilometrin korkeuteen. 

Maisemat huipulta olivat uskomattomat!

Huipulta takaisin tullessa olikin sitten fysiikan mittauskokeen vuoro, joten ylhäältä otettiin mukaan ilmaa muovipulloon. Ja heikostihan pullolle kävi, kun laskimme vuorelta alas.

Huomenna on vuorossa vähän kulttuuria, kun vierailemme vielä ennen lähtöä vanhassa kaupungissa.

Viimeisen päivän tunnelmat:

Haikeilla fiiliksillä kohti Oulua. Huippu ja tosi mielenkiintoinen matka takana! Parasta oli tutustua uusiin ihaniin ystäviin ja oppia uutta Cernissä. Kiinnostus fysiikkaan vahvistui ihan valtavasti, kun sai nähdä käytännössä kyseisten tietojen ja taitojen hyödyntämistä. Nähtävyydet ja varsinkin Chamonix olivat myös upeita! Nyt voi virkistäytyneenä palata takaisin Suomen kylmään kevääseen.

Kiitos tosi paljon järjestämisestä ja huolenpidosta, oli turvallinen ja ihan paras reissu! :) <3

Laura

Vähän haikeeta kun tää loppuu nytten, on ollu niin kiva reissu. Toisaalta ihana päästä nukkumaan omaan sänkyyn, sillä hostellihuoneessa oli todella kuuma, eikä siellä saanut levättyä kunnolla. Kunnon unta olisi kyllä tarvinnut, sillä kävelimme n. 20 00 askelta eli n. 13 km joka päivä. Aivan mahtava reissu oli ja tutustuin todella upeisiin ihmisiin! Iso kiitos kaikille!

Venla

Fiilikset on väsyneet, mutta onnelliset. Paljon tuli nähtyä, paljon tuli koettua. Sai tutustua uusiin mahtaviin ihmisiin. Nyt voi tyytyväisenä todeta, että ei kaduta pätkääkään että tuli lähettyä.

Iiris

Aamulla heräsin haikeilla fiiliksillä tietäen, että jätämme Geneven taaksemme ja suuntaamme kohti Oulua. Toisaalta ihana päästä omaan sänkyyn nukkumaan. :D

Matkalla sain paljon uusia, ikimuistoisia ja mahtavia muistoja ja kokemuksia.

Sain myös paljon uusia ystäviä ja näistä henkilöistä muodostui pieni perhe. Toivottavasti tämä perhe kestää koko loppu elämämme ajan.

Kiitos opettajille reissusta ja aktiviteeteista, joita meille järjestitte <3 Kiitos kaikille mahtavista kokemuksista ja muistoista <3

Milla

Onnistuneen reissun päätteksi on mukava palata kotiin. Saimmehan nähdä ja kokea paljon huikeita asioita, sekä samalla opimme paljon fyysiikan tutkimuksesta, ehkä hieman liikaakin :-)
Atte

Tykkäsin kovasti Cern-retkestä.
Minulle parhaimmat päivät olivat lauantai huikeissa vuorimaisemissa sekä torstai niin pitkälle, kun oksensin. Keskiviikko oli hieno päivä myös osaltaan, Nordbergin ansiosta.
Minusta tämä reissu oli mahtava ja opin paljon. Fysiikka voi tosiaankin olla muuta kuin koulunpenkillä istumista ja kotona opiskelua.
Torstaina oleva pieni visailu oli hieno idea opettajilta.
Huomasin, että melkeinpä sulauduin joukkoon, kun kaikki opiskelijat olivat samanhenkisiä toisenlaista fysiikkaa etsimässä.
Tulen muistamaan tämän reissun pitkään ja lieneekö se vaikuttanut myös uranvalintaan. Ainakin opin paljon.
Akseli

Reissu ylitti odotukseni! Matkaan sisältyi paljon uuden oppimista ja näkemistä, mutta kuitenkin päästiin näkemään Geneveä myös turistin näkökulmasta, mikä oli huippua! Parasta reissussa oli ehdottomasti kuitenkin Cern. Oli kiva huomata, että lukiotason fysiikan taidoilla voi ymmärtää Cernissä tapahtuvaa tutkimusta ja sen takana olevaa fysiikkaa, ja että kova työ fysiikan opiskelun eteen on tuottanut tulosta. Oli hienoa tutustua uusiin ihmisiin ja vajaan viikon aikana hostellihuonetovereista sainkin uusia kavereita.
Jatta

Reissuun lähtiessä kiinnosti eniten saada tietää mitä cernissä tällähetkellä tehdään. Sain tietää tämän hetken tutkimuksista ja myös tulevistakin projekteista, joka oli minua kiinnostanut. Yllätyksenä tuli se että paikka oli niin iso ja että siellä oli niinkin monenlaisia työtehtäviä. Oli myös kiva käydä Genevessä ja Chamonixissa, joissa tuskin olisi muuten tullut käytyä.
Paulus
 

Haukipudas:

Jutila Venla          
Kokko Atte 

Opettaja Heidi Savikuja

Kiiminki

Kuusjärvi Riku             
Moilanen Iiris        
Mäenpää Iisa         
Ojala Henna       
Pitkänen Akseli     

Opettaja Hannu Heinänen

Merikoski

Haapea Mikko       
Kälkäjä Daniel        
Leppänen Milla       
Lämsä Anni
Tynjälä Mikko       
Ylimäki Paulus           

Opettaja Kari Pekkala

Oulunsalo:

Laura Kojo            

Opettaja Arto Hekkanen

OSYK

Kaija Jatta           
Koivuniemi Anni           
Leppävuori Maija   
Rautio Anna          
Ruhkala Asta 
Salmi Anna            

Opettaja Jarmo Huuki