LHC, er den nye store akseleratoren ved CERN, Sveits. Maskinen gjør det mulig å studere elementærpartiklenes minste byggesteiner, som f.eks. kvarker og gluoner, ved større partikkel-energier enn man hittil har kunnet produsere i et laboratorium.
Akseleratoren er bygd i den samme 27 km lange tunnellen som for det tidligereLEP-prosjektet. I akseleratorringen vil partikkelstrålene gå i to atskilte baner med motsatt retning. I ringen er det planlagt kollisjonssteder der de to strålene bringes på kollisjonskurs med hverandre. På disse kollisjonsstedene er det bygd detektoroppstillinger som kalles ALICE, ATLAS og CMS. Proton-proton-kollisjonene vil først og fremst studeres i de to store, generelleeksperimentene ATLAS ("A Toroid Lhc ApparatuS") og CMS ("Compact MuonSolenoid"). Ved ALICE-detektoren studeres kollisjoner mellom tunge ioner . (ALICE står for "A Large Ion Collider Experiment".) Ved dette eksperimentet studerer en kvark-gluon-plasma.
Protonene i strålene som skal kollidere er planlagt å ha en kollisjonsenergi på tilsammen 14 TeV, omtrent 14000 ganger protonets hvileenergi. For å få til dette består ringen av 1000 stk. 13m lange superledende avbøyningsmagneter. Viklingene i magnetene er kjølt ned til en temperatur på 1.8 K, slik at de er superledende. Fordi det da ikke utvikles varme, kan man sende store strømstyrker i spolene, og et magnetfelt på hele 8.65 Tesla kan oppnås.
Målet med LHC var å finne nye partikler eller fenomen som hittil ikke er oppdaget. Ved ATLAS og CMS var fokus å få klarhet i eksistensen av Higgspartikkelen og mulige hittil hypotetiske partikler. Ved ALICE var fokus åpåvise og å studere kvark–gluon-plasma, noe nom ble påvist våren 2011. Sommeren 2012 annonserte CERN at en hadde data som var konsisten med eksistensen av Higgspartikkelen.
I tillegg til de tre nevnte eksperimentene er det installert noen mindre, mer spesialiserte eksperimenter som f.eks eksperimentet LHCb, der en skal studere desintegrasjoner av B-meson. I slike eksperimenter venter en å se effekter som brytersymmetrien mellom materie og antimaterie ,- også kalt CP-symmetri.
LHC var bygd ferdig i 2008, og den første strålen gikk gjennom systemet 10. september samme år. I dagene før åpningen ble maskinen mye omtalt i media som ``Dommedagsmaskin'' fordi det fantes spekulasjonerom at maskinen kunne produsere "svarte hull"som kunne sluke hele jordkloden.
Siden da har LHC gjennomgått en oppgradering som har dobla energikapasiteten, og etter to år ute av drift ble verdens største maskin skrudd på igjen tidligere i år.
Nå har eksperimentet LHCb funnet det forskerne tror er en pentakvark - en annen partikkel som har gjemt seg for vitenskapen i nesten femti år.
– Nytt og stilig
– Hvis naturen er bygget av bittesmå legoklosser, så er pentakvarker en ny måte å sette sammen klossene på, forklarer fysiker Bjørn Hallvard Samset til NRK.no.
Atomkjerner er satt sammen av protoner og nøytroner, som igjen er satt sammen av tre kvarker hver. I tillegg kjenner vi til partikler som er satt sammen av én kvark og én antikvark.
Les også: 20 år gammelt kvarkproblem løst
Ifølge teorien kan kvarker kombineres på andre måter også, men vi har ikke funnet noen før nå. Pentakvarken er sammensatt av fem kvarker.
Pentakvarken kan også se sånn ut - én kvark og én antikvark kombinert med tre kvarker.
(FOTO: CERN)
– Den er enten en løst bundet kombinasjon av en tre-kvark og en to-kvark, eller en helt sammensmelta kobling av fem kvarker. Uansett hvilken type de nå har funnet, så er det nytt og stilig.
Et nytt verktøy
Samset sier at pentakvarken ikke er like fundamental som Higgs-bosonet, men at det likevel er et grunnleggende viktig funn.
– At det finnes pentakvarker betyr for det første at forståelsen vår av disse bittesmå partiklene – kvarkene – er riktig. Vi har forventet pentakvarker, og her er de. Det er godt å vite.
Han forklarer at det også gir oss et nytt verktøy for å forstå naturen bedre. Forskerne sliter med å få tak på den sterke kjernekrafta, og tre-kvarker og to-kvarker brukes allerede i arbeidet med å skjønne hvordan den virker.
– Pentakvarkene er et helt nytt verktøy i kassa. Det er spennende å se hva naturen har på lager, og for hver slik oppdagelse lærer vi noe nytt.
Han tar likevel et lite forbehold, og forteller at flere eksperimenter tidligere har ment at de har funnet pentakvarker, uten at funnene har holdt mål.
– LHCb er imidlertid i en særstilling. De har mye, mye bedre utstyr enn noen før dem, og dessuten enorme mengder energi i kollisjonene. Jeg er ganske sikker på at de har en god oppdagelse her - men det hadde vært fint å få den bekreftet av noen andre.
