Har de funnet Higgs?

Verdens fysikere venter i spenning på om Cern-forskere idag skal annonsere at de har funnet Higgs-partikkelen. Det vil i så fall kunne avgjøre et langt og intenst forskningskappløp. Se redegjørelse direkte fra forskerne fra klokka 09:00.

Publisert
Denne datasimuleringen viser hvordan Higgs-bosonet eventuelt kan komme fram i en av detektorene til LHC. Higgs-bosonet brytes ned i to stråler av andre elementærpartikler (gule linjer). (Foto: (Figur: Cern))
Denne datasimuleringen viser hvordan Higgs-bosonet eventuelt kan komme fram i en av detektorene til LHC. Higgs-bosonet brytes ned i to stråler av andre elementærpartikler (gule linjer). (Foto: (Figur: Cern))

Standardmodellen:

Standardmodellen forklarer hvordan alt i universet ser ut til å være bygget opp at 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)

SE LIVE FRA CERN FRA KLOKKA 09:00 VED Å KLIKKE HER. DA GJENNOMGÅR FORSKERNE DATAENE OM HIGGS-JAKTEN VED CERN.

KLOKKA 11.00 SENDES PRESSEKONFERANSEN OM FUNNENE SAMME STED.

Partikkelfysiker Bjørn Hallvard Samset, som nå jobber ved CICERO Senter for klimaforskning, er en av dem som har sammenlignet den amerikanske og europeiske jakten på Higgs-bosonet med eventyret om haren og skilpadda.

Akseleratoren Tevatron utenfor Chicago er eldre og har kollidert partikkelstråler mot hverandre lengre enn Cerns Large Hadron Collider, men haren LHC er til gjengjeld mer moderne og effektiv enn skilpadden Tevatron. Så hvem kommer først i mål med å finne Higgs?

I fjor ble Tevatron pensjonert, men det var bare akseleratorens tannhjul som stilnet. Forskerne har siden da analysert de siste dataene for harde livet, for å få flest og best mulige resultater ut av Tevatrons innspurt.

Nå ser det ut til at haren og skilpadda begge nærmer seg målstreken, selv om det fremdeles er uklart hvem som kommer først frem med de sikreste resultatene.

Cern skal i dag annonsere siste nytt i letingen etter Higgsbosonet med LHC. Nesten samtidig - mandag - sendte Fermilab ut en pressemelding med siste Higgs-nytt fra Tevatrons eksperimenter.

I pressemeldingen hevder de å ha funnet den sterkeste indikasjonen hittil på at partikkelen finnes.

- Cliffhanger

Risikoen for at Tevatron-forskernes funn skyldes en statistisk tilfeldighet er lik én til 550, ifølge pressemeldingen fra Fermilab.

Men for at man skal kunne nå det gylne kriterium for å annonsere en ny partikkel må risikoen for at det er tilfeldig at dataene ser ut som de gjør være så liten som én til én million - en såkalt fem sigma signifikans.

Det skriver Are Raklev  ved Fysisk Institutt på UiO i bloggen Higgsjegerne på forskning.no igår. Der skriver han også at det hviskes om en 4,5 sigma signifikans i den forestående meddelelsen fra Cern.

Tevatron-forskernes funn har en 2,9 sigma signifikans. Nå brenner de etter å få høre om Cerns resultater er i tråd med funnene deres.

- Det er en skikkelig cliffhanger. Dataene våre peker sterkt i retning av at Higgs-bosonet finnes, men det trengs funn fra eksperimentene ved Large Hadron Collider for å etablere oppdagelsen, skriver forskerne ved Fermilab.

Men hvorfor er det så viktig for forskerne å finne Higgs-partikkelen, bortsett fra at oppdagelsen er verdt en Nobelpris?

Tevatron-akselleratoren, rett øst for byen Batavia, i Illinois, USA. (Foto: US DOE, Wikimedia Commons)
Tevatron-akselleratoren, rett øst for byen Batavia, i Illinois, USA. (Foto: US DOE, Wikimedia Commons)

- Brikken som må på plass

Den britiske fysikeren Peter Higgs var blant fysikerne som i 1964 foreslo at det måtte finnes et felt som brer seg gjennom universet, slik atmosfæren brer seg rundt jorda.

Teorien går ut på at feltet, som raskt ble kalt opp etter ham, 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 Bjørn Samset til forskning.no i fjor.

Standardmodellen (se faktaboks) 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 tatt med i beregningen, stemmer regnestykket.

Møysommelig leting

Tevatron og Large Hadron Collider er de eneste fysikkanleggene i verden som har en sjanse til å finne Higgs.

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 fra Fermilab beskriver fenomenet med en brusautomat-metafor.

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

Blogger Alexander Lincoln Read. (Foto: UiO)
Blogger Alexander Lincoln Read. (Foto: UiO)

Nærmer seg?

Forskerne har altså 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.

Det er partikkelrest-sporet med de to bunnkvarkene som forskerne ved den amerikanske akseleratoren har registert.

Funnene her tyder på at Higgspartikkelen, hvis den finnes, har en masse på mellom 115 og 135 GeV/c2, som er like mye som 130 ganger massen til et proton.

Dette stemmer i så fall med hintene om hvor stor masse Higgs kunne ha, som forskere fikk i fjor, ifølge bloggen som professor ved Fysisk Institutt på UiO, Alexander Lincoln Read, har skrevet i serien Higgsjegerne, på forskning.no.

Om forventningene til Cerns annonsering, skriver han:

- Til tross for at man kanskje ikke når fem sigma denne gangen (vi må i så fall vente til oppsummeringen av året i desember), så tror jeg at dersom eksperimentene faktisk bekrefter de hintene vi så ifjor, vil alle være overbevist om at en ny partikkel er funnet - de kan bare ikke si det offisielt.