Her håper de å finne neste Higgs-boson

«Partikkelknuseren» Large Hadron Collider fant i 2012 en ny partikkel etter femti års jakt. Neste år skrur forskerne opp farta, og håpet er å finne nye partikler, nye naturkrefter, nye dimensjoner, eller alt en fysiker bare drømmer om.

SWITZERLAND-SCIENCE-PHYSICS-PARTICLE-CERN-FILES

En arbeider passerer detektoren Compact Muon Solenoid (CMS), del av den massive partikkelakselleratoren Large Hadron Collider.

Foto: FABRICE COFFRINI / Afp

Fysikere over hele verden jublet i juli i 2012, da forskere tilknyttet organisasjonen Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN)
endelig kunne presentere en helt elementær byggestein for universet.

4. juli 2012 dukket endelig Higgs-bosonet opp på fysikernes dataskjermer, og en nesten femti år gammel jakt kunne avsluttes. Det var selve målet i fase én for Large Hadron Collider, verdens største partikkelakselerator.

Nå varsler CERN at de skal innlede fase to. Det innebærer at energien blir doblet, tidlig i 2015. Det gir flere partikler gjennom akseleratoren, flere kollisjoner, og forhåpentligvis flere vitenskapelige sensasjoner.

– Maskinen er på vei ut av koma etter et langt kirurgisk inngrep, sier Frédérick Bordry, sjef for prosjektet i en pressemelding.

– Vi vekker den svært varsomt nå, og satser på å begynne å med fase to tidlig i neste år. Målet er da å kjøre maskinen på 13 TeV, sier han.

I fase én var energien 8 TeV, eller teraelektronvolt. 13 TeV er dog ikke mye - omtrent like mye som en vanlig husflue bruker for å fly, men i partikkelfysikk representerer det en dramatisk økning i energien.

I videoen under forklarer noen av fysikerne hvordan de har oppgradert partikkelakseleratoren.

Håper på noe helt uventet

Men når de snakker om hva de kan komme til å finne, blir svarene straks ulne. Det betyr ikke at de ikke vet hva de snakker om. Det betyr at de ikke vet hva de kommer til å snakke om.

Under fase to skal fysikerne doble energien og granske både Higgs-bosonet og andre kjente partikler for å se om noen uventede egenskaper dukker opp. Resten er et åpent spørsmål. Fysiker Bjørn Hallvard Samset ved CICERO er blant dem som gleder seg.

– Hovedmålet med LHC er å presse så mye energi inn på et så lite område som mulig, og så se hva som skjer. I prinsippet kan vi derfor si at vi ikke har noen forventninger til LHC i det hele tatt - vi bare håper at det skal dukke opp noe nytt og spennende, slik det har gjort hver bidige gang vi har økt energien i slike kollisjoner de siste 100 årene. Naturen bestemmer tross alt selv - vi bare gir den det som trengs, skriver Samset i en epost til NRK.no.

Higgs-bosonet var ventet, og fysikere verden over jaget det i nesten femti år, etter at fysiker Peter Higgs beskrev partikkelen i 1964. Standardmodellen, den elementære teorien som beskriver hvordan helt grunnleggende partikler oppfører seg i naturen, hadde et stort, gapende hull der Higgs-bosonet passet inn.

– Den måtte eksistere for at ting vi alt har sett i andre eksperimenter skulle stemme - alternativt så hadde vi virkelig misforstått noe, sier han.

– Det var som om vi hadde hørt om pingviner, sett skyggen av pingviner og hørt lyden av pingviner, men enda ikke sett noen faktisk pingvin. LHC fant pingvinen - Higgs-partikkelen, skriver Samset.

Usikkert om noe dukker opp

Når energien nå dobles, er det derimot et åpent spørsmål hva som dukker opp. Da LHC startet opp første gang, var det en noe utbredt frykt for at forsøkene skulle åpne et sort hull som ville fortære jordkloden. Forskerne bedyret hele veien at dette ikke er noe som kan skje i naturen, og det skjedde heller ikke.

Samset håper likevel på store oppdagelser. Først og fremst at fysikere endelig kan få fatt i mørk materie.

– Vi vet at for hvert kilo stoff satt sammen av de partiklene vi kjenner, så finnes det fire kilo av noe vi ikke vet hva er. Vi kaller det mørk materie, men har ikke peiling på hva det består av. Omtrent det eneste vi vet er at det ikke er de partiklene vi kjenner fra før. Håpet er så klart at LHC skal finne en eller flere nye partikler som kan forklare mørk materie.

Eller antimaterie.

– Hvorfor er det stoff i universet, men så å si ikke antistoff? Vi tror at det opprinnelig var like mye av hver, men noen reaksjoner mellom partikler fikk antistoffet til å forsvinne like etter Big Bang. Men partiklene vi alt kjenner klarer ikke å forklare hele forsvinningsnummeret - vi trenger flere.

Alt passer inn - og det er problemet

Det største problemet fysikere møter i dag er at alle funn i partikkelfysikken stemmer med Standardmodellen, og at nye oppdagelser nennsomt fyller inn hullene. Men Standardmodellen forteller også at det trolig er «noe stort der ute som vi ikke har oppdaget ennå».

Alt fysikerne har målt om og med partiklene stemmer med Standardmodellen, og det mener Samset ikke gir noen hjelp i å løse den grunnleggende hypotesen i partikkelfysikken. At forskerne derfor ikke treffer på noe uventet, er kilde til stor frustrasjon.

– Håpet nå er at LHC enten finne noen djevler i detaljene, eller oppdager en partikkel som er helt utenfor det vi forventer. Oppgraderingen av LHC gjør den bedre skikket til å gå ned begge disse stiene, og oddsene er gode for at noe dukker opp, men det er per i dag veldig vanskelig å spå akkurat hva. Noe som er både spennende og litt frustrerende, skriver Samset.

– Det er nok en del partikkelfysikere som er smått bekymrede for hva som skjer hvis LHC faktisk ikke finner noe. Da må vi tenke nytt rundt de store, gjenværende spørsmålene vi har.

Hva skjer med Ikke gjør dette hjemme-huset i den siste episoden denne sesongen? Alle de foregående husene har endt i ett flammehav, så hva skjer denne gangen? Mens sprengstoffekspert Roar og kjemiker Morten slår seg sammen for å prøve å lage vann fra bunnen av, går programlederne Rune og Torfinn vitenskapelig til verks for å undersøke om banning hjelper mot fysisk smerte. (8:8)
Vi er "på nett" så å si hele døgnet. Vi tvittrer, snap'er, spiller, teller skritt, handler og søker etter nyheter. Denne aktiviteten overvåkes av aktører som samler inn enorme datamengder om oss. Det ligger store gevinster, men også viktige fremskritt i BIG DATA! (2:4)
Humor, livsstil og intelligens gir status hos menn - og damer faller for det. Marens gjenværende beilere viser fram nye sider når de skal prøve seg under panseret på en Volvo 240. (5:6)