Milliardeksperimentet

Partikkeleksperimentet i CERN koster femten milliarder kroner. Partikkeldetektoren er høyere enn et hus på seks etasjer. Innsiden av akseleratoren er kaldere enn det kaldeste punktet i verdensrommet.

AKSELERATORPARADISET: Det er i den største akseleratoren at kvantefysikerne skal gjenskape universets tilstand rett etter Big Bang, forklarer Lasse Normann på CERN. Foto: Yngve Vogt

Fysikere fra hele verden har gått sammen om en felles dugnad og bygd verdens største partikkelakselerator i en 27 kilometer lang tunnelring hundre meter under bakken på CERN utenfor Genève.
Tunnelen kunne ha vært mindre, men da ville partiklene tapt energi i svingene.

– Det er derfor gunstig at tunnelen har så stor diameter som mulig, sier Lasse Normann på CERN. Han jobber med driften av de to største akseleratorene, deriblant den nye akseleratoren som er bygd for å løse grunnleggende problemer i fysikken.

I eksperimentet skal fysikerne knuse så små partikler som protoner og så store partikler som tunge blyatomer. Etter ti års forberedelser kan fysikerne omsider starte de første eksperimentene til våren.

Svimlende hastighet

En akselerator sørger for at partiklene blir sendt fortere og fortere rundt i ringen, inntil partiklene har nådd topphastigheten på ufattelige 99,999991 prosent av lysets hastighet. Det er nesten 300 000
kilometer i sekundet. Da raser partik-lene rundt i tunnelen 11 000 ganger i sekundet.

I denne svimlende hastigheten øker energien til partiklene sju milliarder ganger. Et proton vil da ha den samme energien som vingeslaget til en mygg.

For at partiklene skal følge svingene i tunnelen og ikke bli slengt ut i jordsmonnet til de franske bøndene i omegnen, er det lagt inn 1200 svære magneter i tunnelen. Hver av dem er femten meter lang og veier 35 tonn.

– Hvis strålen likevel kommer på avveier, er det lagt inn et ultrasofistikert sikkerhetssystem med flere magneter for å bremse den.

Det vil bli sendt en partikkelstråle i begge retninger. Strålene er tynne som hårstrå. De er delt opp som et togsett på 3000 vogner. Hver av “vognene” er 20 centimeter lange. Det er viktig å styre strålene slik at de kolliderer med hverandre midt på. Det skjer i hver av de fire detektorene, som er plassert rundt i akseleratoren.

Superkaldt

Magnetene trenger enorme mengder strøm. For at strømmen ikke skal smelte bort alle ledningene, blir den ført gjennom superledende ledninger. Dette er ledninger uten motstand.

Problemet er at ledningene ikke er superledende hvis
temperaturen er mer enn noen få grader over den absolutte minimumstemperaturen på minus 273 grader.

Superledningene gjør det også mulig å klare seg med en så liten tunnel som 27 kilometer. Hvis ikke måtte tunnelen ha vært fem ganger så lang og trengt førti ganger så mye energi.

Rundt omkring i tunnelen står det hyperavanserte detektorer. Det er disse som måler partikkelkollisjonene.

I hver av detektorene skjer det 600 millioner partikkelkollisjoner i sekund-et. Alle kollisjonene blir analysert i et sinnrikt datasystem.

Tog og måneforstyrrelser

For å styre strålene best mulig, er det nødvendig å justere tusenvis av parametere i kontrollrommet. Fysikerne må ta hensyn til utrolig mange hendelser. Den minste unøyaktighet kan ødelegge forsøket.

Bakken utvider seg i regnvær. Man må derfor styre strålene på en annen måte i regnvær enn i solskinn.

Selv månefasene har effekt. Tunnelen strekker seg utrolig nok én millimeter mellom flo og fjære. Glemmer forskerne å ta hensyn til dette, vil ikke strålene kollidere med hverandre.

Også høyhastighetstoget TGV forstyrrer eksperimentet. Når togene setter opp farten, fyker jordstrømmen ned gjennom bakken til partikkelakseleratoren.

For at partikkelstrålen ikke skal kollidere med feil partikler, er hele røret lagt i vakuum. Vakuumet er bedre enn i verdensrommet.

Selv om partiklene skal kollidere døgnet rundt i tjue år, trenger ikke forskerne mange partikler.

– De enkelte mengdene i hvert eksperiment synes ikke. I løpet av eksperimentets levetid på tjue år kan alle testpartiklene fylle en liten teskje, forteller Lasse Normann på CERN.

Emneord: Matematikk og naturvitenskap, Fysikk Av Yngve Vogt
Publisert 1. feb. 2012 11:52
Legg til kommentar

Logg inn for å kommentere

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