Kollisjonsmaskinen under bakken er 27 km i omkrets. Foto: NRK
CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire - Det europeiske råd for atomforskning) er et inter-nasjonalt senter for forskning på atomer, enda mindre partikler og kreftene som holder alt i naturen sammen. Helt siden CERN ble etablert på 50-tallet har det gitt mange viktige bidrag til forståelsen av universets minste bestanddeler. De første 20 årene ble det oppdaget mange nye partikler, og mye arbeid ble lagt ned i å klassifisere dem og forstå deres opphav. Forskerne laget så én teori som skulle forklare de fenomenene vi kan observere eksperimentelt. Det var det som etter hvert skulle bli Standardmodellen. Men Standardmodellen er fortsatt ikke komplett – vi trenger en enda kraftigere kollisjonsmaskin for å gi oss svar på uløste spørsmål.
Den minste byggeklossen
Atomkjernen består av protoner og nøytroner. Ill.: CERN.
Hvis du knuser en stein, får du bitte små støv- og sandkorn. Men du har kanskje lurt på hva som skjer hvis du fortsetter å dele opp sandkornet. Ved å gå langt inn i stoffet som sandkornet er laget av, vil vi etter hvert få molekyler. Molekyler er bygd opp av atomer. Atomer er igjen bygd opp av små partikler: elektroner rundt, og protoner og nøytroner inne i atomkjernen (kvarkene finnes inne i protonenen og nøytronene og er de minste partiklene vi kjenner til nå). Som du sikkert kan tenke deg, er det ikke helt uproblematisk å dele opp så små ting. Kreftene som holder partiklene sammen er veldig sterke, og vi trenger utrolig høye energier for å få de fra hverdandre. Det er det kollisjonsmaskinenen på CERN kan gjøre. Ved å sende kjerner fra blyatomer rundt i ringen, to stråler i motsatt retning, og kræsje disse mot hverandre, kan vi se langt inn i atomet og kanskje oppdage nye byggeklosser.
Det er som hvis du tar en klinkekule og knuser den med en hammer – du får mange små biter (og veldig skarpe, ikke å anbefale!) og du kan se hva klinkekulen består av (og hva den rare fargebiten inni egentlig er for noe!).
LHC
Unni nede i tunnelen. Foto: NRK
Ved å gi partiklene høyere og høyere fart (aksellerere), og dermed høyere og høyere energi, kan vi se enda lenger inn i materien. LHC-maskinen, som bygges nå, er enda kraftigere enn de tidligere akselleratorene. 11.000 ganger i sekundet skal partiklene kollidere - med en energi som overgår alle tidligere eksperimenter. LHC kan klemme energi inn på et areal på ca en million million ganger mindre enn en mygg.
En aksellerator utnytter Einsteins kjente formel E=mc², som sier at masse er en konsentrert form for energi. Ved å bruke tilstrekkelige mengder energi, kan vi altså lage materie - nytt og hittil ukjent stoff!
Slik kommer LHC til å se ut med ny ”innmat”. Ill.: CERN
Ikke et kompakt kamera
For å kunne se det som skjer idet partiklene kolliderer, trenger vi detektorer. Det er et slags kamera som fanger opp detaljene og sporene etter de nye partiklene som dukker opp i kræsjet. Detektorene er ekstremt store! Den nye detektoren som bygges samtidig med LHC kommer til å bli fem etasjer høy og veie flere hundre tonn. En detektor er bygd opp som en løk, men flere ”skall” som har ulike ting å se etter.
Her graver man 100 meter under bakken. Foto: CERN
Detektorene ligger 100 meter under bakken og er kjempestore. Foto: CERN
Her er en av detektorene. Foto: CERN
Hva kan LHC finne ut?
Det er mange gåter som er uløste i Standardmodellen. Mange atomfysikere har framsatt sine teorier om hvordan atomverdenen ser ut, men ingen vet om det stemmer i praksis. Fordi LHC er mye sterkere enn tidligere maskiner, kan man nå trenge enda lenger inn i atommaterien, og kanskje kan LHC dermed gi oss noen svar på om atomfysikernes teorier er riktige eller ikke. Dessuten jakter den på ukjente partikler – blant annet den såkalte Higgspartikkelen, oppkalt etter den britiske atomfysikeren Robert Higgs, men som ingen enda har sett.
Kilder: CERN 50 år