Webbfrågan
Tror du att man kommer att hitta Higgs partikel?

56% 21% 21%
Antalet svar:60
Nästa nummer
Den 3 september

Här ska de hitta Higgs
Foto: Eva Barkeman
Kerstin Jon-And tar en paus från detektorarbetet vid CERN. Nu är den nya acceleratorn LHC nästan klar.

Foto: Nina Glimster
LHC byggs i en 27 kilometer lång tunnel, hundra meter under marken, dels på grund av radioaktivitet, dels på grund av den mjuka jorden högre upp.

Foto: Nina Glimster
Protonerna accelererar i LHC-ringen (blått), för att kollidera i ATLAS (till höger) som består av flera lager detektorer för att garanterat kunna fånga upp Higgs partikel – om den finns.
Alla pratar om den mystiska Higgs-partikeln.
– Finns den så kommer vi att hitta den, säger Kerstin Jon-And som arbetar med ATLAS-detektorn vid världens största partikelaccelerator, LHC, som just nu byggs vid CERN i Genève.
GENÈVE
Solen skiner in bland de vita byggnadskomplexen och Alperna tornar upp sig i fjärran.
Uteserveringen är full av studenter och forskare som talar alla språk. Bara vägnamnen – som Route A. Einstein, Route I. Newton och Route Marie Curie – vittnar om att vi inte är på ett vanligt universitet.

Det europeiska laboratoriet för partikelfysik, CERN, är platsen där world wide web föddes. Det är platsen där den första antimaterian skapades. Och det är – kanske – platsen där Higgs partikel kommer att upptäckas.

En pusselbit saknas

Idag har fysikerna kläm på materiapartiklar (till exempel elektroner och kvarkar, som bygger upp protoner och neutroner och till slut hela atomer) och på kraftbärarpartiklar (till exempel fotoner och gluoner). Men det räcker inte för att förklara hur partiklarna får massa. För det behöver man Higgs partikel.

ATLAS-detektorn är särskilt konstruerad för att hitta Higgs partikel, som är en hypotetisk partikel som BORDE finnas enligt fysikerna. Annars stämmer inte standardmodellen. Vid riktigt höga energier uppför sig nämligen inte partiklarna som de brukar. I Standardmodellen får partiklar massa genom att växelverka med Higgsfältet. Higgs partikel skulle visa att Higgsfältet finns.

– Higgs partikel är fruktansvärt kortlivad. Den sönderfaller i stort sett i samma ögonblick som den bildas, säger Kerstin Jon-And, professor i fysik vid Stockholms universitet och vice styrelseordförande för ATLAS, en av de fyra detektorerna vid LHC-ringen.

Big Bang återskapas

För att hitta Higgs partikel tänker forskarna återskapa Big Bang – i en tunnel hundra meter under jorden. Precis på gränsen mellan Frankrike och Schweiz ligger den 27 kilometer långa ringen, där elementarpartiklar ska kollidera i nära ljusets hastighet i världens största partikelaccelererator, LHC (Large Hadron Collider).

I LHC ska protoner slungas mot varandra med oerhörd kraft. Varje kollision har en sammanlagd energi av 14 terraelektronvolt, vilket är sju gånger högre än vid dagens största accelerator utanför Chicago.

När protonerna kolliderar kan en stor del av deras rörelseenergi omvandlas till nya elementarpartiklar. Materia (och antimateria) skapas – och sönderfaller. Det blir som små mini-Big Bangs. Det är där fysikerna hoppas hitta Higgs partikel.
– Den kan sönderfalla till olika partiklar beroende på vilken massa den har, säger Kerstin Jon-And.

Kraftfulla anläggningar behövs

ATLAS består av flera lager detektorer som mäter olika saker. De kolliderande skurarna av protoner är mindre än en millimeter i diameter, och omges av ATLAS-cylindern som har en diameter på 22 meter, är 44 meter lång och väger 7 000 ton.

– Om vi ska flytta forskningsfronten och tränga djupare in i materien, behöver vi så här kraftfulla anläggningar.

Kerstin Jon-And ansvarar för en del av elektroniken på en av kalorimetrarna som mäter energin hos de nya partiklarna.
– Det var en fantastisk känsla när detektorn äntligen skulle ner genom schaktet. Nu börjar det bli verkligt, jag har väntat på det här tillfället i massor av år.

Just nu arbetar hon med att kalibrera detektorn.
– Man börjar titta på något som man vet finns där, till exempel toppkvarkar, så att vi vet att detektorn verkligen fungerar. Sen kommer vi helt enkelt att leta efter signaler som sticker ut över det vanliga.

En miljard kollisioner i sekunden

Protonskurarna i acceleratorn kolliderar 40 miljoner gånger i sekunden. Varje gång kanske det blir 25 protonkollisioner, vilket betyder en miljard kollisioner i sekunden.
Men bara en bråkdel av dem är klockrena och blir därmed riktigt intressanta.

Allt lagras inte, men det blir ändå enorma datamänger. LHC kommer att generera 15 Petabytes, PB, data per år (1 PB = en miljon GB) och CERN har därför skapat en "datagrid" med 120 datacentraler över hela världen som samverkar för att öka datakapaciteten.

Kerstin Jon-And är övertygad om att LHC kommer att hitta Higgs partikel – om den finns. Och det vet man om några år.
– Fast om vi inte hittar den är det nästan ännu mer spännande. Då finnas det något annat, och standardmodellen måste byggas om helt.

Kosmiska frågor söker svar

Higgs partikel är det mest eftertraktade villebrådet i acceleratorn, men även många andra kosmiska frågor väntar på svar.
Bara 4 procent av universum är synligt (galaxer, stjärnor, planeter och träd). Resten är mörk energi (73 procent) och mörk materia (23 procent). Vad består den mörka materian av? Hur har universum uppstått? Hur kan universums expansion accelerera?

Så vilka svar kommer LHC att ge? Finns Gud?
– Hahaha. Jag drar inte in Gud i det här, säger Kerstin Jon-And som skrattar lika gott åt frågan om vad Big Bang beror på.
– Hahaha, det går inte att svara på.


Fotnot: Läs intervjun med CERNs nye styrelseordförande, svensken Torsten Åkessorn, i Tentakel.
Läs också artikeln "Nya rymdäventyr under jorden".
2007-05-28

Du verkar inte ha den version av Adobe Flash Player som krävs!

Du kan ladda ner den här
Forskning.se