LHC -riskianalyysi Emmi Ruokokoski

Johdanto Mikä LHC on? Perustietoa ja taustaa Mahdolliset riskit: –mikroskooppiset mustat aukot –outokaiset –magneettiset monopolit –tyhjiökuplat

Emmi Ruokokoski LHC Maailman suurin hiukkaskiihdytin ja Hadronien törmäytin Voidaan törmäyttää protoneja ja raskaita ioneja (esim. lyijy) Törmäysenergiat: –protoni-protoni: 14TeV –lyijy-lyijy: 1150TeV

Emmi Ruokokoski Miksi LHC? LHC:llä halutaan selvittää aineen rakenteen peruskysymyksiä kuten: –Mitä massa on? –Onko Higgsin bosoni olemassa? –Mitä on pimeä aine ja pimeä energia? –Onko olemassa lisää ulottuvuuksia?

Emmi Ruokokoski Riskit TAUSTAA: Törmäytinten energioiden kasvaessa on herännyt kysymys kokeiden turvallisuudesta: Voisiko suurienergisten törmäysten yhteydessä nousta esiin uusia ilmiöitä, jotka olisivat uhka Suurin poissulkeva tekijä: LHC:n energiat eivät yllä lähellekään suurienergisen kosmisen säteilyn energioita.

Emmi Ruokokoski Mikroskooppiset mustat aukot Alkeishiukkasen energian kasvaessa, alkaa sen painovoimavuorovaikutus lähestyä suuruudeltaan muita perusvuorovaikutuksia. Energian kasvaessa tarpeeksi syntyy musta-aukko. Einsteinin suhteellisuusteoria: LHC:n energiat liian pieniä, jotta mikroskooppisia mustia aukkoja voisi syntyä. Ylimääräisiä avaruusulottuvuuksia käsittelevät teoriat: Tarvittava energia alhaisempi - jopa LHC:n energioiden luokkaa(TeV)

Emmi Ruokokoski Miksi hypoteettiset mustat aukot eivät ole riski? Teoria: mustat aukot epästabiileja –Hawkingin säteily –Hajoaminen alkeishiukkasiksi Hypoteettiset stabiilit mustat aukot –Varaukselliset: LHC:ssä todennäköisempi tapaus, koska törmäytetään varauksellisia hiukkasia –Varausettomat

Emmi Ruokokoski Varaukselliset stabiilit mustat aukot –Ajautuvat lepoon vuorovaikuttaessaan Maan aineen kanssa ja alkaisivat kasvaa –Kosminen säteily tuottaisi jatkuvasti, mutta mitään makroskooppisia ilmiöitä ei ole havaittu. Varauksettomat stabiilit mustat aukot –Kosmisen säteilyn tuottamat: eivät ”näkisi” Maata –LHC:n tuottamat: lepoon maan sisään Keräisivät varauksen imemällä itseensä enemmän protoneja ja neutroneja kuin keveitä elektroneja Syntyisi myös kosmisen säteilyn törmäyksissä neutronitähdissä ja valkoisissa jättiläisissä

Emmi Ruokokoski Outokaiset Tavallinen aine koostuu vain u- ja d-kvarkeista Outokaiseksi(srangelet) kutsutaan mikroskooppista möykkyä outoa ainetta, jossa on likipitäen yhtä paljon u-, d- ja s-kvarkkeja. Outokainen on täysin hypoteettinen hiukkanen. Podmerin ja Wittenin hypoteesi: Outokaiset stabiilimpia kuin tavallisen aineen ytimet. Tämä on seurausta Paulin kieltosäännöstä. Uhkakuva: outokaiset muuttavat tavallisen aineen oudoksi aineeksi

Emmi Ruokokoski Miksi outokaiset eivät ole riski RHIC (retivistic heavy ion collider) on ollut toiminnassa jo 9 vuotta, eikä outokaisia ole havaittu Outokaisten syntymistodennäköisyys pienenee törmäytysenergioiden kasvaessa. Niinpä niiden syntyminen LHC:ssä on epätodennäköisempää kuin RHIC:ssä. Teoreettiset spekulaatiot outokaisten ominaisuuksista: –positiivinen varaus, epästabiilisuus

Emmi Ruokokoski Tyhjiökuplat Spekulaatio: nykyinen maailmankaikkeus ei ole alimmassa mahdollisessa energiatilassa Uhka: LHC:n törmäytykset voisivat stimuloida nykyistä tyhjiötä matalammalla energiatasolla olevien tyhjiökuplien syntymistä. Nämä tyhjiökuplat laajenisivat ja tuhoaisivat koko nykyisen kaikkeuden. Maailmankaikkeuden jatkuva olemassaolo osoittaa, ettei kosmisen säteilyn törmäyksissä ja siten myöskään LHC:ssä synny tyhjiökuplia.

Emmi Ruokokoski Magneettiset monopolit Spekulaatio: Magneettiset monopolit voisivat katalysoida nukleonien hajoamista muuttamalla protoneja ja neutroneita elektroneiksi ja positroneiksi sekä epästabiileiksi mesoneiksi. Miksi ei uhkaa: –Kosminen säteily –Taivaankappaleiden olemassaolo

Emmi Ruokokoski Yhteenveto:

Emmi Ruokokoski KIITOS