- Vi har funnet en partikkel

- Vi har funnet et nytt boson, sier en av CERN-forskerne som har ledet Higgsjakten. - Uten Higgs hadde vi ikke eksistert, sier norsk forsker, som jubler over oppdagelsen.

Publisert
Fabioloa Gianotti presenterer funnet av Higgs ved Atlas-eksperimentet ved CERN. (Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))
Fabioloa Gianotti presenterer funnet av Higgs ved Atlas-eksperimentet ved CERN. (Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))

Standardmodellen

Standardmodellen forklarer hvordan alt i universet ser ut til å være bygget opp av tolv grunnleggende byggeklosser - seks kvarker og seks leptoner.

Ifølge modellen samhandler disse ved hjelp av kraftbærende partikler som kalles bosoner.

Higgspartikkelen er et boson som forskerne fremdeles leter etter for å få bekreftet at modellen er riktig - en manglende brikke.

Men Standardmodellen kan antakeligvis ikke forklare hele bildet, og forskerne leter etter fysikk som går utenom modellen, og som kanskje vil lede dem til en mer elegant “Teori om alt”.

(kilder: CERN og Fermilab)

Rommet der direkteoverføringen fra CERN sendes fra, bryter ut i en euforisk applaus, når forskerne som har ledet eksperimentene kunngjør den historiske oppdagelsen fra talerstolen. 

Det er endelig bekreftet, etter tiår med intens forskning og alternative teorier:

Både CERNs Atlas-eksperiment og CMS-eksperiment, som begge har analysert data fra Large Hadron Colliders trillioner av protonkollisjoner i 2011 og 2012, har funnet en ny subatomisk partikkel med 5 sigma signifikans.

 (Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))
(Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))

5 sigma signifikans regnes som det gylne kriterium for å kunne bekrefte en ny partikkel.

- Dette er resultatet av over 20 år med hardt arbeid, men det er også resultatet av alt arbeidet som er lagt ned i akseleratoren, av alle som har jobbet med den, sa Fabiola Gioanotti, som har ledet Higgs-jakten ved Atlas-eksperimentet avslutningsvis i sitt foredrag om funnene.

- Vi kan være veldig stolte av oss selv, og jeg håper dette åpner døren mot en lys framtid, avsluttet hun.

Norsk feiring i Melbourne

- Nå har vi startet feiringen her i Melbourne, sier førsteamanuensis ved Fysisk Institutt, Are Raklev. Han er på konferanse i Melbourne, der de har fått direkteoverføringen av presentasjonene på CERN.

Are Raklev (Foto: UiO)
Are Raklev (Foto: UiO)

- Nå hersker en følelse av oppspilthet og lettelse. Ryktene har svirret i ukevis, men de har vært ganske forvirrende, så det var godt å få vite hva de egentlig har funnet ut, sier han.

Om man har funnet nøyaktig hva man har lett etter, er ikke helt klart, og blir gjenstand for intens forskning framover, men partikkelen man har funnet, passer inn i forskernes hovedmodell for hva universet er bygget opp av, Standardmodellen (se faktaboks).

Funnet av en partikkel med de Higgs-egenskapene som forskerne forventet, kan likevel ikke bekrefte Standardmodellen helt sikkert, mener han. Men de kan absolutt underbygge den.

Hvem er du, Higgs?

Nå som Higgs-partikkelen har blitt avkledd noe av sin mystikk, må vi kanskje vende oss til tanken på at den er her, og påvirker alt som eksisterer.

Vi har den rundt oss hele tiden, fordi det såkalte Higgsfeltet påvirker alle elementærpartiklene vi består av.

Higgs-partikkelen er avgjørende for at vi i det hele tatt finnes, ifølge Raklev.

Kontrollrommet på Atlasdetektoren, der de har monitorert protonkollisjonene som avdekket den nye partikkelen. (Foto: Marianne Nordahl)
Kontrollrommet på Atlasdetektoren, der de har monitorert protonkollisjonene som avdekket den nye partikkelen. (Foto: Marianne Nordahl)

- Hvis du hadde tatt vekk Higgs fra universet, ville ikke elementærpartiklene fått masse, så uten Higgs ville det ikke vært noen ting av oss, sier han.

Hva forandrer Higgs-funnet?

- Funnet av denne partikkelen forandrer ikke annet enn at vi skjønner mer. Man kan jo alltid spørre: Hva slags nytte har vi praktisk sett av denne oppdagelsen, men jeg tror vi gjør menneskeheten bedre når vi forstår mer av universet som omgir oss.

- På veien dit må vi dessuten øke oppfinnsomheten vår, og forbedre teknologien. Dette arbeidet gir faktisk noen praktiske resultater i hverdagen. Forskningen på LHC har blant annet bidratt til at man kan lage bedre røntgenapparater.

- Vakuumet som er i akseleratoren har ledet til utviklingen av nye varmefangere i solcellepanelelementer, som tar opp varme fra sola og for eksempel overfører dem til vann, sier Raklev.

Men som fysiker synes han selve fysikken som har kommet fram i den historiske oppdagelsen, er det mest spennende. Det synes nok også de andre forskerne som svinser rundt ham, yre av glede, på åpningsdagen av den store fysikkonferansen i Melbourne.

- Nå blir det vel fest?

- Ja, nå strømmer tusen fysikere rundt her med øl og vinglass. I kveld blir det nok mye Higgs-prat, og mange spekulasjoner, sier Raklev til forskning.no.

Med denne, lille partikkelakseleratoren greide CERN i 1995 å produsere antimolekyler for første gang. I dag bekreftet de  eksistensen av en ny Higgs-liknende partikkel - etter at jakten har pågått siden midten av 1960-tallet. (Foto: Marianne Nordahl)
Med denne, lille partikkelakseleratoren greide CERN i 1995 å produsere antimolekyler for første gang. I dag bekreftet de eksistensen av en ny Higgs-liknende partikkel - etter at jakten har pågått siden midten av 1960-tallet. (Foto: Marianne Nordahl)

Peter Higgs i salen

I salen på CERN da resultatene ble kunngjort, blant de blussende fysikerne og andre tilhørerne, satt den nå over 80 år gamle Peter Higgs.

Den britiske fysikeren var i 1964 den første til å foreslå at det måtte finnes et felt som brer seg gjennom universet, slik atmosfæren brer seg rundt jorda - et felt som kunne bekreftes med funnet av en bestemt partikkel.

- Jeg vil bare gratulere. Og jeg er så glad for at dette skjedde i min levetid, sa en rørt Higgs, da han ble intervjuet etter presentasjonene. 

Vil han nå få en Nobelpris?

Higgs-teorien

Teorien om den nå bekreftede partikkelen, går ut på at feltet, som raskt ble kalt opp etter Peter Higgs, holder planeter, atomer og stjerner sammen i limingen og forhindrer at universet sklir sammen i en grøt.

På samme måte som vi kan se atmosfæren ved at det kan dukke opp en tornado, kan Higgsfeltet oppdages ved at det kan dukke opp en partikkel - Higgspartikkelen, forklarte fysiker Bjørn Samset, som nå jobber ved Cicero Senter for klimaforskning, til forskning.no i fjor.

Standardmodellen ser ut til å stemme med alt forskerne tester ut, men bidrar ikke med svar på hvorfor noen partikler har masse og andre ikke. Med Higgsfeltet med i beregningen stemmer regnestykket.

Presentasjonen til Gianotti, fra direktesendingen. 5 sigma signifikans er uthevet med gult i den grønne teksten. (Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))
Presentasjonen til Gianotti, fra direktesendingen. 5 sigma signifikans er uthevet med gult i den grønne teksten. (Foto: (Skjermdump fra direktesendingen på CERN))

Twitrende fysikere

“Kort sagt, CMS har funnet et nytt boson, og det oppfører seg som Standardmodellens Higgs”, twitrer professor i fysikk ved University of Manchester, Brian Cox, best kjent fra det NRK-sendte astronomiprogrammet, Universets mysterium

Hans twittermelding siteres av avisa The Guardian, som kommenterer presentasjonen minutt for minutt.

Møysommelig leting

Den amerikanske partikkelakseleratoren Tevatron og Large Hadron Collider ved CERN er de eneste fysikkanleggene i verden som har hatt mulighet til å finne Higgs.

Senest mandag sendte forskerne ved den nå pensjonerte Tevatron ut en pressemelding om at de hadde fått den sterkeste indikasjonen på Higgs-partikkel i sitt datamaterialet hittil, med 2,9 sigma signifikans.

Det har vært en viss vennskapelig rivalisering mellom laboratoriet Fermilab, som har Tevatron, og CERN, om å finne Higgs. Det er blitt beskrevet som et race mellom haren og skilpadda, fordi Tevatron er gammel, men har hatt mye erfaring, mens LHC er yngre og mer effektiv.

I 1995 var Tevatron først ute med å produsere en annen gjev partikkel - toppkvarken, som er den tyngste av av de seks kvarkene (se faktaboksen).

Forskerne kjører motgående stråler med partikler rundt og rundt i de store sirkulære akseleratorerene til partiklene nesten når lysets hastighet, før de penser strålene inn på samme spor. Der kolliderer de med en enorm kraft.

I de ekstremt følsomme detektorene som monitorerer kollisjonspunktene, følger forskerne med på vrakrestene etter kollisjonene. Det er nemlig i spruten av restpartikler at de kan se spor etter hva som har fantes der i øyeblikket før krasjet.

Restproduktene, også kalt sekundærpartiklene, opptrer alltid i par: En Higgs kan forvandles, eller henfalle, til to kvarker - for eksempel en bunnkvark og en anti-bunnkvark - eller til to fotoner, eller en rekke andre partikkelpar.

Det skriver fysikere ved Universitetet i Oslo, som har laget en liten guide til dagens nett-tv-sending fra CERN. Forskerne på Fermilab beskriver fenomenet med en brusautomat-metafor.

-  Som en brusautomat kan gi deg samme sum vekslepenger med ulik kombinasjon av mynter, kan Higgs brytes ned til ulike kombinasjoner av partikler, heter det i pressemeldingen fra Fermilab.

Forskerne har altså hatt en viss peiling på hva de skal se etter. Eksperimentene ved Tevatron har vært best egnet til å se etter to bunnkvarker som spor etter Higgs, mens LHC-eksperimentene lettest kan se de to fotonene.

Saken er oppdatert.