Verdens største

- Eksperimentet som starter ved CERN i dag, kan forandre vårt syn på naturlovene.

HVORFOR ER naturen som den er? Hva skjedde ved universets begynnelse? Vi mennesker har alltid vært nysgjerrige, og slike spørsmål har opptatt oss gjennom hele vår historie. I dag starter tidenes største eksperiment, og vi er nær ved å få tilfredsstilt denne nysgjerrigheten enda litt mer. Ser vi annerledes på naturlovene om noen få år?

Tusenvis av forskere og ingeniører har i mer enn ti år planlagt og utviklet, forsket og samarbeidet på tvers av alle kultur- og landegrenser. Målet har vært å sette sammen verdens mest avanserte maskin.

I løpet av de neste ti åra vil denne maskinen forhåpentligvis gi oss svar på noen av naturens dypeste mysterier.

Maskinen heter LHC - Large Hadron Collider - og befinner seg ved laboratoriet CERN, et stykke utenfor Genève i Sveits. I en 27 kilometer lang, ringformet tunnel, som ligger om lag 100 meter under bakken, går det to rør. I disse rørene skal det ledes stråler av partikler: protoner (kjernen i hydrogenatomet) og tunge blykjerner.

Partiklene vil oppnå mer enn 99.9999 % av lyshastigheten, for deretter å smelle sammen i små kollisjoner. Disse kollisjonene vil vi så se på med gigantiske digitalkameraer kalt detektorer. 

MÅLET MED eksperimentet er å finne ut hvordan naturen har blitt slik den er, og å lære mer om naturkreftene. Når partiklene snart smeller sammen, dytter vi mer energi inn på et lite område enn vi noen gang før har kunnet gjøre i et laboratorium, og for naturen betyr mer energi flere muligheter.

Energi kan omdannes til stoff, og håpet er at vi skal ha nok energi til å danne partikler ingen før har sett på jorda. Vi tror at slike partikler var viktige i universets aller første sekund, og detektorene våre lar oss dermed se tilbake i tid helt til universets begynnelse. Et annet mål er at vi skal få dannet nye former for stoff, som vil fortelle oss mer om hvordan naturkreftene virker.

Norge er et av om lag 80 land som bidrar til CERN-samarbeidet. Flere enn 50 forskere og studenter fra landets universiteter og høyskoler er med og yter viktige bidrag til ALICE og ATLAS, to av LHCs fire store eksperimenter. Norske forskere har vært, og er, aktive innen både bygging og utvikling av teknologi til bruk ved CERN, installasjon og testing av eksperimentene, registrering av informasjon fra kollisjonene, og behandling av data i etterkant.

FOTO: FABRICE COFFRINI/AFP
FOTO: FABRICE COFFRINI/AFP Vis mer

I åra som kommer vil Norge også bidra til letingen etter ny fysikk i de enorme mengdene av informasjon som kommer til å bli laget ved LHC.

EN MASKIN SOM LHC er ikke noe man kjøper på Clas Ohlson. Ny teknologi må utvikles for å gi den ytelsen vi trenger. Eksempler er kjølesystemer og vakuumteknologi, siden det indre av maskinen må holdes kaldere og tommere enn det ytre rom. Norge har bidratt tungt til utviklingen av nye nettverksløsninger, såkalt GRID-teknologi.

Disse kan om ikke lenge komme i allmenn bruk sammen med de teknologiene som i dag er ryggraden i Internett. CERN og LHC er dermed ikke bare et sted hvor ny fysikk kan avsløres, men også et teknologilaboratorium i verdensklasse.

Målet med all forskning er å få ny kunnskap. Når vi kolliderer partikler med syv ganger mer energi enn det som har vært gjort i laboratorier tidligere, så vet vi ikke nøyaktig hva som vil skje. Alt vil være spennende, enten vi bare ser det vi forventer eller oppdager noe stort og nytt, siden vi nå kommer inn i et ukjent område av fysikken.

Hva er det så vi venter å finne? Partikkelfysikere har utviklet en matematisk teori for hvordan naturen er satt sammen. Delene i denne teorien er blant de best testede fysiske teorier noensinne, men den har likevel et stort problem. Teorien forutsier at det må finnes en partikkel, den såkalte Higgspartikkelen, som vi ennå ikke har sett. Higgspartikkelen er med på å forklare hvorfor ting i naturen har masse.

LHC vil enten oppdage denne partikkelen, eller bevise at masse må ha en annen, uventet forklaring. Slik sett vil eksperimentene ved CERN bety enormt mye for fysikken, uansett utfall. Enten bekreftes den nå 40 år gamle teorien på en fantastisk måte, eller så må forståelsen vår av naturen revideres grundig.

NOE ANNET som skal studeres er hvordan universet oppførte seg bare et brøkdels sekund etter Big Bang - universets fødsel - for om lag 13,7 milliarder år siden. Vi vet at hele universet da var veldig varmt og tett, og ved å kollidere tunge atomkjerner etteraper vi disse forholdene. Målet er både å se hvilke partikler som eksisterte så tidlig i universets historie og hvordan de reagerte med hverandre.

Kanskje får vi også de kolliderende partiklene til å smelte, slik is smelter til vann. Til sammen vil dette være det nærmeste vi har vært å gjenskape Big Bang, i miniatyr, i et laboratorium.

Verdens største

Astrofysikere vet at de bare har sett en brøkdel av stoffet i universet. Vi vil gjerne finne ut hva resten, den såkalte mørke materien, består av. Vi vet også at det en gang har vært både stoff og antistoff i universet. Antistoffet er i dag borte. Hvor har det blitt av? ALICE, ATLAS og de andre eksperimentene ved LHC vil studere begge disse spørsmålene.

Vi vil også se etter bitte små svarte hull. De vil rett nok fordampe før vi vil kunne se dem, men restene etter dem setter karakteristiske spor i detektoren og hvis de er der vil de fortelle oss at naturen har flere enn tre dimensjoner. De vil også lære oss mer om tyngdekraften mellom ting som er veldig nær hverandre, som er nok et ukjent område innen fysikk.

LHC HAR OGSÅ sider utover fysikk og teknologi. CERN huser et av verdens største samarbeidsprosjekter. 8000 forskere og ingeniører fra mer enn 80 land jobber sammen om et felles mål, på tvers av alle verdens kulturer. Å fremme felles viten om naturen angår og interesserer oss alle. At vi er i stand til å samarbeide om dette er et viktig og positivt resultat i seg selv. Maskinen som i dag starter utenfor Genève handler mest om fysikk, men også om teknologi og samarbeid. Hva vi i fellesskap vil kunne avsløre i løpet av de neste ti åra vet vi ikke ennå, men vi er sikre på at det vil bli spennende.

Vi gleder oss til å fortelle mer når resultatene kommer.