Maskinene på CERN skal oppgraderes og repareres. Det gir journalister en sjelden sjanse til å se hvordan livet er på innsiden av det berømte forskningsanlegget. (Foto: Lasse Biørnstad)
Maskinene på CERN skal oppgraderes og repareres. Det gir journalister en sjelden sjanse til å se hvordan livet er på innsiden av det berømte forskningsanlegget. (Foto: Lasse Biørnstad)

Bli med på innsiden av CERN

Den enorme tunnelen der forskere krasjer partikler, er stengt for øyeblikket. Da får skuelystne journalister slippe til.

Publisert

Det er som å være på et stort, gammelt fabrikkanlegg.

Grå industribygninger ligger slengt tilsynelatende tilfeldig utover i alle retninger. Ingenting henger på greip. Det ene bygget er nummerert 895, det ved siden av er nummer 686. Gaffeltrucker, shuttlebusser og bebrillede fysikere farer rundt i alle retninger.

Vi befinner oss på hovedcampusen til CERN, stedet hvor forskere krasjer partikler i forrykende fart inn i hverandre, for å se hva som skjer.

Det er ingen tvil: på overflaten er det lite å skryte av.

Høsten har kommet til Genève, og regnet har vasket bort det som var igjen av sensommeren. De massive byggene ser ut til å gå i ett med den grå høsthimmelen.

Hvordan er det mulig at noen av de mest storslåtte vitenskapelige eksperimentene foregår her?

Vel, de foregår jo stort sett ikke på overflaten. CERNs skjulte skjønnhet finner du 100 meter under bakken.

Conseil européen pour la recherche nucléaire – CERN – ble for alvor verdenskjent i 2012 da nyheten om at de hadde påvist den myteomspunne elementærpartikkelen Higgs-bosonet, sprakk.

De hadde altså oppdaget en manglende brikke i det enorme puslespillet som til sammen beskriver alt det universet er laget av.

Les mer om oppdagelsen her: – Vi har funnet en partikkel

Det kunne forskerne gjøre ved å krasje partikler som går nesten like raskt som lysets hastighet inn i hverandre. Ved å måle utfallet kan de se om nye, hittil ukjente partikler har oppstått fra kollisjonen.

Skal du gjøre dette, er det særlig to ting du trenger: Noe som setter fart på partiklene, og noe som kartlegger utfallet fra kollisjonene.

Altså: en partikkelakselerator og en partikkeldetektor.

Som et kamera som tar 40 millioner bilder i sekundet

Partikkelkollisjonene skjer i en av de fire partikkeldetektorene som ligger rundt hundre meter under bakken. Det er i disse detektorene at partikkelstråler blir sendt inn fra hver sin retning for å skape kollisjoner.

Siden hele sulamitten for øyeblikket er stengt for oppgraderinger, får journalister lov til å ta turen inn til et av CERNs fire hjertekamre: The Compact Muon Solenoid (CMS). CMS er en av detektorene hvor Higgsbosonet ble påvist for første gang i 2012.

CMS ligger ikke i Sveits sammen med hovedcampusen til CERN, men i den franske landsbygda Cessy.

Inngangen er nokså uglamorøs. Nok et grått bygg. Og et beskjedent skilt med «CMS».

Ingenting ved bygningens ytre gir lovnader om store vitenskapelige gjennombrudd. (Foto: Ulla Schjølberg)
Ingenting ved bygningens ytre gir lovnader om store vitenskapelige gjennombrudd. (Foto: Ulla Schjølberg)

Noen titalls steg inn i bygget begynner derimot ting å se litt mer spektakulære ut. En svær sjakt går så langt ned i bakken at det ikke er mulig å se bunnen. Men der nede ligger altså det 14 000 tonn tunge beistet som er CMS.

Lars Tore Rødne er ansvarlig for driften ved CMS og har for anledningen blitt guide for reisefølget av norske journalister – som er mest opptatt av å ta bilder av alt som ser litt CERN-ete ut: varselskilt, ledninger, knapper, kraner og gretne ansatte som helst vil jobbe i fred.

Men Rødne får enkelt oppmerksomheten til samtlige når det blir snakk om å ta heisen hundre meter ned i til CMS.

Journalistene går, uten å nøle, inn i heisen som skal frakte dem 100 meter under bakken. (Foto: Lasse Biørnstad)
Journalistene går, uten å nøle, inn i heisen som skal frakte dem 100 meter under bakken. (Foto: Lasse Biørnstad)
Lars Tore Rødne jobber ved CMS til vanlig. Akkurat nå er han reiseguide for norske journalister. (Foto: Lasse Biørnstad)
Lars Tore Rødne jobber ved CMS til vanlig. Akkurat nå er han reiseguide for norske journalister. (Foto: Lasse Biørnstad)

Først får vi selvfølgelig utdelt vernehjelm. Hvor mye trygghet en rød hjelm med sånn passe god passform tilbyr når du skal gå blant maskiner med uante krefter, kan diskuteres. Likevel stimer flokken av ivrige journalister villig inn i heisen.

– Skulle en situasjon oppstå, er det heisen som er nødutgangen, sier Rødne. Heisen er nemlig koblet til både det franske og det sveitsiske strømnettet og har i tillegg en reservemotor.

Skjermen inne i heisen begynner å telle ned meterne.

Flokken av journalister følger Rødne gjennom en gang, ned en trapp og forbi en liten påminner om at det tross alt kan gå galt her nede:

Dukken på veien inn til CMS har på seg verneutstyr – en liten påminner om at ting kan gå galt. (Foto: Lasse Biørnstad)
Dukken på veien inn til CMS har på seg verneutstyr – en liten påminner om at ting kan gå galt. (Foto: Lasse Biørnstad)

Til slutt kommer vi fram til et stødig stillas med utsikt over CMS. Den gigantiske detektoren er som å se inn i et øye laget av ledninger, metall og noe som ser mistenkelig likt som aluminiumsfolie.

Menneskene som jobber med maskinen blir som små legofigurer ved siden av kolossen.

CMS er en koloss av en maskin, men kalles altså <i>Compact</i> Muon Solenoid, fordi selv om den er 15 meter høy og 21 meter lang, er den relativt kompakt med tanke på alt utstyret den rommer. (Foto: Lasse Biørnstad)
CMS er en koloss av en maskin, men kalles altså Compact Muon Solenoid, fordi selv om den er 15 meter høy og 21 meter lang, er den relativt kompakt med tanke på alt utstyret den rommer. (Foto: Lasse Biørnstad)

CMS fungerer egentlig som et slags digitalkamera. Men i stedet for å ta bilde av avokadotoast og dagens antrekk, tar den «bilder» av kollisjonene som oppstår når klaser med partikler fyker mot hverandre. Den kan ta bilder opptil 40 millioner ganger i sekundet.

Når partiklene krasjer inn i hverandre, fyker det nye partikler ut av kollisjonen. Inne i CMS er det en superkraftig magnet som bøyer banen til partiklene. Måten banen bøyer seg på, kan nemlig si mye om egenskapene til en partikkel.

Sammen med en rekke andre målinger av partiklenes bevegelse og fart, kan detektoren lage et slags bilde av kollisjonen og utfallet av den. Det er disse bildene forskere klør i fingrene for å analysere. Her kan det gjemme seg nye vitenskapelige gjennombrudd.

Lær mer om CMS i denne engelskspråklige videoen fra CERN:

Ringen som setter fart på partiklene

For å få partiklene opp i nær lysets hastighet, trenger du riktig utstyr. Og det har de på CERN. Der har de det som kalles for Large Hadron Collider (LHC). LHC er en ring med en omkrets på 27 kilometer hvor partikler piskes opp til ubegripelige hastigheter.

Nok en kort kjøretur med minibuss fra hovedområdet til CERN, over grensa til Frankrike og et lite stykke forbi en McDonald’s, ligger nok et ubemerkelsesverdig industribygg. Dette er CERN LHC Point 8. En av inngangene ned til partikkelakseleratoren.

Også denne gangen skal vi omtrent 100 meter rett ned med heis.

Det er sjefingeniør for hele LHC, Matteo Solfaroli, som har fått i oppdrag å vise oss rundt i kollideren. Han trykker på -2. Den lille skjermen over knappene begynner raskt å telle ned meterne.

Omgivelsene nede i tunnelen er omtrent like udramatiske som bygningene som ligger over bakken. Mer grå betong, halogenpærer og kjølig, rå luft. Men inntil tunnelveggen står det et maskineri som ikke ligner på noe annet. Et bredt rør i hvitt og blått metall strekker seg innover tunnelen så langt øyet kan se.

LHC strekker seg så langt øyet kan se. Tusenvis av magneter sørger for å presse partiklene sammen til en stråle, og sender strålene i riktig retning. (Foto: Lasse Biørnstad)
LHC strekker seg så langt øyet kan se. Tusenvis av magneter sørger for å presse partiklene sammen til en stråle, og sender strålene i riktig retning. (Foto: Lasse Biørnstad)
Matteo Solfaroli forklarer hvordan LHC virker. (Foto: Lasse Biørnstad)
Matteo Solfaroli forklarer hvordan LHC virker. (Foto: Lasse Biørnstad)
(Foto: Lasse Biørnstad)
(Foto: Lasse Biørnstad)

Solfaori forklarer at inne i dette røret sendes det to partikkelstråler i hver sin retning, i hvert sitt rør inne i sylinderen. Det er flere tusen magneter langs røret – det er disse magnetene som presser partiklene sammen til en stråle, og som sender strålen i riktig retning. For at magnetene skal virke som de skal, må de være kjølt ned til -272,3 grader celsius, som for øvrig er kaldere enn det er i verdensrommet.

LHC har sett bedre dager. Nå som det er stengt for oppgraderinger, mangler det deler langs det langstrakte maskineriet. De skal selvsagt settes på plass før de skal i gang med nye forsøk i 2021, forsikrer Solfaori oss.

Mens Solfaori forklarer i nøye detalj om hvordan de ulike delene av maskineriet fungerer, har flere av journalistene allerede falt av følget for å ta en selfie med LHC.

Det er ikke bare journalister som lar seg imponere av det vanvittige maskineriet. Eli Bæverfjord Rye er egentlig doktorgradsstipendiat ved Universitetet i Oslo, men akkurat nå fungerer hun som en slags fysikk-sherpa for resten av reisefølget.

For henne betyr turen inn til CERNs indre mye:

– Jeg jobber stort sett fra Oslo, men er på CERN et par-tre ganger i halvåret for å jobbe med folk fra andre land. Jeg er alltid ekstra motivert og inspirert etter å ha vært der.

– Jeg er jo i teorien eksperimentell partikkelfysiker fordi jeg er tilknyttet CERN, men i praksis har jeg lite å gjøre med LHC og detektorene. Jeg bare analyserer data som kommer ut. Å faktisk få lov til å se akseleratoren og detektorene føles derfor veldig eksotisk, og gir meg enda større respekt for det vi driver med, sier Rye til forskning.no.

Eli Bæverfjord Rye er fysiker og forsker på data fra forsøkene som gjennomføres på CERN. (Foto: Lasse Biørnstad)
Eli Bæverfjord Rye er fysiker og forsker på data fra forsøkene som gjennomføres på CERN. (Foto: Lasse Biørnstad)

Hva skal du, jeg og folk flest egentlig med alt dette?

Hvilken nytte har det for folk flest at forskere kolliderer partikler inn i hverandre med maskiner til svimlende summer?

I hverdagen er nok ikke nytten stor.

Det forskerne ved CERN driver med, er det som kalles grunnforskning. Målet med grunnforskning, i motsetning til anvendt forskning, er ikke at kunnskapen skal brukes til noe helt spesielt med en gang, men å finne fram til ny kunnskap som kanskje kan brukes senere. Det er heller ikke uvanlig at grunnforskning fører til uventede gjennombrudd, noe du kan lese mer om i denne artikkelen fra Norges forskningsråd.

– Det som foregår på CERN er først og fremst grunnforskning, som ikke har noen direkte nytteverdi. Men, CERN er hele tiden helt fremme på teknologifronten, og mye av denne teknologien kan jo brukes i andre sammenhenger.

Hun trekker fram eksempler som World Wide Web og touch-skjermer, som ble oppfunnet i CERN.

– I tillegg skaper det jo mange arbeidsplasser, sier Rye.

Det er ingen tvil om at LHC er et stykke ingeniørkunst. Men etter hvert vil ikke denne kollideren være nok for å gjennomføre mer omfattende forsøk. Derfor legger CERN planer for nye, framtidige maskiner. (Foto: Lasse Biørnstad)
Det er ingen tvil om at LHC er et stykke ingeniørkunst. Men etter hvert vil ikke denne kollideren være nok for å gjennomføre mer omfattende forsøk. Derfor legger CERN planer for nye, framtidige maskiner. (Foto: Lasse Biørnstad)

Vil bygge gigantisk akselerator, men møtes med kritikk

Selv om LHC og CMS bidro til det store gjennombruddet i 2012 – bekreftelsen av Higgsbosonet – vil det snart melde seg et behov for større og bedre utstyr for videre forskning. Blant annet foreslår CERN nå å bygge en enda større partikkelakselerator, den såkalte Future Circular Collider (FCC), som får en ny tunnel med en omkrets på hele 100 kilometer og som vil koste rundt 200 milliarder kroner.

FCC skal gi enda mer kraft i kollisjonene mellom partikler, og maskiner langs tunnelen til den nye kollideren kan gi svar på uløste fysikkgåter. Du kan lese mer om FCC i denne saken fra forskning.no.

Men ikke alle er like overbeviste. Da skissene for FCC ble presentert tidligere i år, ble de møtt med kraftig kritikk, meldte nettstedet Vox.com.

CERN argumenterer selv med at dette kan gi oss innblikk i mange av fysikkens mysterier, for eksempel mørk materie. Men Sabine Hossenfelder, teoretisk fysiker ved Frankfurt Institute, skrev i et blogginnlegg at en slik investering ikke er verdt pengene. Hun mener det ikke er noen garanti for at forskningen skal gi resultater.

Til forskning.no sa partikkelfysiker Anders Kvellestad seg enig i at det ikke finnes noen garanti for å oppdage nye partikler, men forsvarte likevel framtidsplanene til CERN:

– Det betyr egentlig bare at partikkelfysikk er tilbake i det som er en nokså normal situasjon for grunnforskning – at man ikke vet hva som kan dukke opp i neste eksperiment, sa Kvellestad.

– I fysikkhistorien er det flere eksempler på oppdagelser som ingen hadde forutsett.

I artikkelen påpeker Kvellstad at selv om fysikere er uenige om hva man kan forvente av disse eksperimentene, bør ikke det være et argument mot å lage nye, store eksperimenter.

Med disse nye partikkelakseleratorene er det også helt sikkert at forskerne vil få bedre og mer nøyaktige målinger av partiklene vi allerede vet om, ifølge Kvellestad.

CERN har foreløpig ikke vedtatt hvilken vei de skal satse mot i fremtiden, men vil trolig ta et valg allerede til neste år. Dersom det vedtas at FCC skal bygges, vil den trolig stå klar i 2040.