Fanget i rundkjøringen

UNDER RADAREN: Det går rundt og rundt for Large Hadron Collider.  Kanskje bør forskerne bryte ut.

Publisert

Blipp som glapp


 

I denne kommentarspalten flyr forskning.nos journalist Arnfinn Christensen lavt under nyhetsradaren og kretser over grenselandet mellom naturvitenskap og filosofi.

Rundt årtusenskiftet stod jeg i en tom tunnel, femti meter under bakken i Genéve, badet i hvitt lys.

Hvis jeg hadde begynt å gå gjennom tunnelen, ville det blitt en ganske fåfengt tur. Rundt seks timer og 27 kilometer seinere ville jeg nemlig vært tilbake ved utgangspunktet.

Tunnelen gikk i ring under Genéve i Sveits, videre over grensen mot Frankrike og inn under de skogkledte Jurafjellene.

Verdens raskeste rundkjøring

Tunnelen ligger der fortsatt. Men den er ikke lenger tom. Den er fylt av superledende magneter.  Og nå går det fortere rundt i ringen.

Magnetene drar elektrisk ladede kjernepartikler opp i nesten lyshastigheten. Rundt og rundt og rundt, over 11 000 ganger per sekund.

Large Hadron Collider  er verdens raskeste rundkjøring. Denne rundkjøringen lager kontrollerte kræsj mellom hadroner.

Hadroner er en gruppe kjernepartikler. Blant hadronene hører også  atomkjernen til hydrogen, protonet.

Higgsbosonet

Når protoner krasjer i LHC, spruter vrakrester i alle retninger. Vrakrestene er andre andre små partikler. I denne partikkelskuren fant forskerne sommeren 2012 spor av Higgsbosonet.

Higgsbosonet var den siste partikkelen som manglet i menageriet til partikkelfysikkens teoretiske byggverk, Standardmodellen.

Higgsbosonet har fått navnet sitt fra den britiske fysikeren Peter Ware Higgs. Allerede på 1960-tallet forutsa han og andre fysikere at denne partikkelen måtte finnes. Uten Higgsbosonet ville ikke protoner og andre partikler hatt noen masse.

Slutten på partikkelfysikken?

Belgiske Francois Englert og britiske Peter Higgs ble tildelt Nobelprisen i fysikk for 2013. (Foto: Wikimedia commons)
Belgiske Francois Englert og britiske Peter Higgs ble tildelt Nobelprisen i fysikk for 2013. (Foto: Wikimedia commons)

Tirsdag 8. oktober annonserte det svenske vitenskapsakademiet at årets nobelpris i fysikk gikk til Higgs og belgieren François Englert.

Funnet av Higgsbosonet er en triumf for teknologien bak LHC, det største og mest kompliserte fysiske eksperiment noensinne. Nobelprisen er en fortjent laurbærkrans til to av tenkerne bak denne triumfen.

Likevel: Er protonenes raske runder i tunnelen like fåfengte som turen jeg aldri la ut på? Kan nobelprisen til Higgs være slutten på partikkelfysikken?

Robust standardmodell

Det siste spørsmålet er ikke mitt. Det er tittelen på et blogginnlegg av den britiske partikkelfysikeren Harry Cliff.

Cliff er en ung og utadvendt forsker, med en delt stilling. På  University of Cambridge analyserer han data fra LHC, og på Londons Science Museum møter han publikum.

Higgsbosonet er riktignok funnet, og Standardmodellen har nok en gang overlevd de mest intrikate tester den blir utsatt for.

Flere mangler

Men Standardmodellen beskriver bare den lille brøkdelen av universet som utgjøres av stjerner, planeter og oss selv.

Vi flyter som et tynt skumlag på et usynlig hav av mørk materie og mørk energi. Dette havet vet vi nesten ingenting om, ifølge Cliff.

- Enda verre er det at vi ikke burde finnes i det hele tatt, ifølge Standardmodellen.  Teorien forutsier at etter Det store smellet, Big Bang, burde like mengder stoff og antistoff ha utslettet hverandre og bare etterlatt et tomt univers, skriver han videre i bloggen.

Rar mekanisme

Standardmodellen har også et sært, men desto mer underfundig problem.  Det naturvitenskapelige byggverket virker nemlig  unaturlig. Det ligner mer og mer på et kråkeslott.

Standardmodellen har også litt for mye til felles med de komisk intrikate maskinene som ble funnet opp av amerikanske ingeniøren og tegneserietegneren Rube Goldberg.

Hans selvdrevne serviett utløses av at skjeen løftes mot munnen og utløser en bisarr kjede av årsaker og virkninger.

Vaklevorent

Et blikk på serviettmaskinen avslører at et lite nikk fra den mette professoren er nok, så raser hele mekanikken sammen.

Standarmodellen er ikke mindre vaklevoren. Det er nok å endre ørlite på en av tallene i formlene, så ender du opp med et univers uten atomer, ifølge Cliff.

Higgsbosonet oppfører seg ikke stort bedre. Ifølge gjengse teorier svømmer det gjennom vakuum i en suppe av partikler som oppstår og går til grunne hele tida. Disse virtuelle partiklene gir Higgsbosonet en abnorm og unaturlig stor masse.

Higgs ikke mest interessant

Fysikere har forsøkt å slanke Higgsbosonet ved å postulere enda flere Rube Goldberglignende partikler. For hver vanlig partikkel må det finnes det en superpartikkel som er mye tyngre.

For å påvise disse, trenger fysikerne en partikkelakselerator som er mange ganger større enn LHC. Men vil den noensinne bli bygget?

Cliff mener at svaret henger på om LHC finner flere nye partikler enn Higgsbosonet. Det samme mener tydeligvis bosonets fadder, Peter Higgs.

- (Higgsbosonet) er ikke det mest interessante som LHC ser etter, sa han ifølge Cliff kort etter oppdagelsen i fjor.

Partikkelfysikken svanesang

Hva er så det mest interessante? Det må være uventede og uforutsette partikler. Partikler som kan velte det vaklevorne kråkeslottet, Standardmodellen.

Partikler som kan bli byggesteiner i et nytt og enklere, mer naturlig teoretisk byggverk, som også omfatter mørk materie.

Cliff håper fortsatt at LHC vil finne slike partikler. Men kanskje vil håpet bli brutt.

Hvis Higgspartikkelen er den siste som LHC finner, kan det være partikkelfysikkens svanesang, mener han.

Strengeteorien

Da kan LHC stå som et bilde på utviklingen innen fysikken. Det er en utvikling som flere kritiserer.

Det er ikke bare partiklene som går rundt og rundt, fortere og fortere. Det gjør også teoriene.

Strengeteorien oppstod rundt 1970. Denne teorien erstatter protoner og andre partikler med endimensjonale objekter som kalles strenger.

Forklarer alt og ingenting

Ut fra strengeteoriene har fysikere lansert idéen om parallelle universer. Vårt univers er ett av fantasillioner andre universer, hvert med sine naturlover. En fantasillion er i denne sammenhengen en med fem hundre nuller etter.

Vårt univers har tilfeldigvis de naturlovene som gjør det mulig for fysikere å finnes, slik at de kan gruble over hvor unaturlige naturlovene er.  Dette kalles det antropiske prinsipp.

En slik teori forklarer alt, og dermed ingenting, ifølge kritikerne. Vi vil jo aldri kunne påvise ett eneste av disse fantasillioner andre universene.  Rundt og rundt og rundt går slutningene, i stadig mer spissfindige teoretiske sirkler.

De minner både om Rube Goldbergs maskiner, og vitsen om mannen som solgte anti-løvepulver i Gudbrandsdalen.

- Det er da ingen løver i Gudbrandsdalen, innvendte en skeptisk kunde. - Nei, nettopp, svarte selgeren.

Atlas

Kanskje bør fysikerne gjøre som protonene i verdens raskeste rundkjøring: Hoppe av.

For at protonene skal kollidere med hverandre, må de nemlig trekkes ut av magnetringen og inn i en av de store detektorene.

Den største heter Atlas. Jeg fikk også se Atlas ruve i en enorm monteringshall under besøket på Cern for over ti år siden.

Atlas er 45 meter lang 25 meter i diameter. Kjempen veier 7000 tonn, med superledende magneter og annet utstyr som skal sende protonstrålene på kollisjonskurs.

Hoppe av rundkjøret

Kanskje skal det også store krefter til for å trekke fysiske fagmiljøer ut av det teoretiske rundkjøret. Men hvis LHC ikke finner flere nye partikler, og fysikerne må oppgi drømmen om en super-LHC, kan gevinsten bli desto større.

Harry Cliff formulerer det slik i slutten av sitt blogginnlegg:

- Selv om det er bekymringsfullt for eksperimentalistene, kunne et slikt resultat føre til en dyp, inngående forskyvning av vår forståelse av universet, og vår plass i det.

Lenker:

Could the Higgs Nobel be the end of particle physics? Blogginnlegg av Harry Cliff i The Conversation, britisk bloggsted.

Introducing the Science Museum's pet particle physicist, portrett av Harry Cliff i The Guardian, 11. juli 2012.