Verdas største akselerator

I 2007 opnar Det europeiske laboratoriet for partikkelfysikk (CERN) verdas største akselerator eller kollisjonsmaskin (Large Hadron Collider). Fire forskingsprosjekt er knytte til akseleratoren. Fysikkprofessor Steinar Stapnes ved Universitetet i Oslo er viseprosjektleiar for Atlas-prosjektet, som skal finna svaret på tre av universets siste gåter.

GÅTEKNEKKJAR: – Den nye kollisjonsmaskina til CERN kan løysa tre av dei viktigaste gåtene i naturen, trur fysikkprofessor Steinar Stapnes, som er viseprosjektleiar for Atlas. Foto: Ola Sæther.

Steinar Stapnes tar Apollons medarbeidarar med ut til anlegget på grensa mellom Frankrike og Sveits, der dei er i ferd med å klargjera detektorar og magnetar før dei skal seinkast 100 meter under jorda. Til saman deltar mellom 1500 og 2000 fysikarar og ingeniørar frå heile verda i dette prosjektet.

– Når akseleratoren står ferdig, vil dei store detektorane, som blir like store som eit fem etasjar høgt hus, klara å handtera 800 millionar partikkelkollisjonar kvart einaste sekund. For å få til desse kollisjonane, vil me bruka kraftige superleiande magnetar for å halda LHC-protonane i den 27 km lange bana. Dei vil bli sende rundt i bane i eit lukka system med ein temperatur på 270 kuldegrader (Celsius). I slike låge temperaturar er det svært liten motstand, forklarar Stapnes.

Kvar gong partiklane blir knuste mot kvarandre i frontalkollisjonar inne i slike akseleratorar eller mot målskiver på utsida av akseleratoren, blir det produsert nye partiklar. Dette skjer ved at stoff går over til energi og tilbake igjen etter Albert Einsteins formel E=mc2. E står for energi, m for masse og c er lysfarten.

– Men av 100 millionar kollisjonar vil berre 10 til 20 vera interessante for oss, fortel UiO-professoren.

Kan løysa tre gåter

Atlas er ein av dei partikkeldetektorane som skal byggjast opp rundt kollisjonspunkta. Oppgåva er å registrera kva som skjer når partiklane kolliderer. Han listar opp tre hovudområde som Atlas-prosjektet kan gi svar på.

– Finst det eit Higgs-felt som vil gi opphav til partiklar som blir kalla for Higgs-boson? Det vil i tilfelle forklara korleis alle partiklar får massen sin. Om dei finst, vil me kunna oppdaga dei med eksperimenta våre. På same måte som det finst partiklar og spegelbilete av partiklane, altså anti-partiklar, må det finnast ein anti-materie som er eit spegelbilete av materie, seier Stapnes.

Teorien går ut på at det var lik mengd materie og anti-materie like etter Big Bang. På grunn av at materien på ein eller annan måte tok innersvingen på anti-materien, kom dette i ubalanse tidleg i utviklinga av universet. Men kvar tok anti-materien vegen?

– Det vil me prøva å finna svaret på. Og me vil prøva å finna supersymmetriske partiklar som kan vera forklaringa på kvifor det eksisterer mørk materie, utdjupar Stapnes.

PARTIKKELJEGAR: – Klarer me å visa at det finst ein Higgs partikkel i eksperimenta med den nye kollisjonsmaskina, vil fysikken sin ”Standardmodell” vera fullkomen, meiner CERNs leiande teoretikar, professor John Ellis . Foto: Ola Sæther.

På leit etter Higgs-feltet

Ein av dei fremste teoretikarane ved CERN i dag er professor John Ellis , som har forska mykje på Higgs-feltet og på sjansane for å oppdaga det ved CERN.

– Denne teorien er Den heilage gralen vår, vedgår han med eit smil.

– Klarer me å visa at det finst ein Higgs partikkel i eksperimenta med den nye kollisjonsmaskina, vil fysikken sin ”Standardmodell” vera fullkomen. Higgs-mekanismen handlar altså om masse. Alt rom er fylt med eit Higgs-felt, og ved å røra seg i samsvar med dette feltet vil partiklane trekkja til seg massen sin. I Higgs-feltet vil det altså finnast minst ein ny partikkel, Higgs-bosonet, fortel Ellis.

– Men kva skjer om det ikkje blir oppdaga noko Higgs-boson?

– Då må me nok forkasta alle dei teoriane som me har jobba med dei siste ti åra, ja, kanskje heile Standardmodellen. Men personleg er eg heilt sikker på at den blir oppdaga, meiner Ellis.

Milliardinvesteringar

Fysikkprofessor Eivind Osnes ved Universitetet i Oslo er visepresident for CERNs råd. Det er det øvste styringsorganet ved CERN, medan ein generaldirektør tar seg av den daglege styringa. Årsbudsjettet er på 1,3 milliardar sveitserfrancs, rundt 7 milliardar norske kroner. Noreg betaler rundt to prosent av dette, altså rundt 100 millionar kroner. Sidan Osnes også sit i finansstyret, får han eit godt innblikk i kor store summar det dreiar seg om.

– Den viktigaste avgjerda me har tatt, var å investera i den nye kollisjonsmaskina (LHC) til 3 milliardar sveitserfrancs, altså rundt 16,5 milliardar kroner. Det var ei løyving me vedtok i 1996. Difor undrar det meg storleg at norsk industri ikkje har vore interessert i å konkurrera om å levera utstyr til dette kjempeprosjektet. På 1970-talet var Norsk Data sterkt inne og fekk kontrakt på levering av datautstyr. I dag viser ikkje norsk industri den same viljen til å vera med i utviklinga av framtidas teknologi her ved CERN, konstaterer Osnes.

Fakta om CERN:

  • Grunnlagt i 1954
  • Verdas største partikkelfysikklaboratorium
  • 20 medlemsland
  • 2507 tilsette
  • 7000 brukarar frå 80 land
  • Tre nobelprisvinnarar i fysikk
  • Verdsveven (World Wide Web) blei grunnlagt her
Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Fysikk, Kjerne- og elementærpartikkelfysikk Av Martin Toft
Publisert 1. feb. 2012 12:00
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

Ikke UiO- eller Feide-bruker?
Opprett en WebID-bruker for å kommentere