Mot verdens begynnelse

Hva skjedde egentlig den gangen universet ble til i Big Bang? Og hvorfor virker verden som den gjør? Fysikerne ved CERN - verdens største partikkelfysikklaboratorium - skal snart smelle av et slags Small Bang, for å finne ut hva som kan ha hendt da det hele startet. (Foto: CERN)

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Å jobbe som fysiker på eksperimentet ALICE ved CERN må være alle rampungers våte drøm. Hele hensikten med testen er nemlig å krasje saker sammen i en usannsynlig fart, for å se hva som spruter ut av kollisjonen.

Her forsøker man faktisk å etterligne det aller største og kraftigste krasjet noensinne, urbraket Big Bang, som skapte universet.

Det kan gi oss en idé om hvordan verden artet seg noen brøkdels sekunder etter smellet, og hvordan verdens minste byggesteiner virker.

Kosmisk suppe

Den ufattelige heten og det kolossale trykket som fantes like etter det store smellet, gjorde at verdens nybakte byggeklosser antageligvis bare duppet rundt i en slags besynderlig suppe av snodige partikler.

Når forskerne ved ALICE starter eksperimentet sitt i 2008 skal de prøve å gjenskape det utrolige trykket og den enorme varmen fra verdens begynnelse, ved å smelle sammen kjerner fra tunge blyatomer i lyshastigheten.

Verdens råeste byggeplass

Bilde
I denne multimediaproduksjonen tar Ingrid Spilde deg med ned under jorda i tunnelen med omkrets 27 kilometer der forskerne om noen måneder skal starte LHC - verdens største partikkelakselerator.

Klikk for å se multimedia!

 
 

- ALICE skal rett og slett prøve å skru universet i revers, og dermed prøve å lage “ursuppe”, sier Bjørn Samset fra Gruppen for Eksperimentell partikkelfysikk ved Universitetet i Oslo.

Små smell

Selv om atomkjernene er så ufattelig små at hvert av smellene bare blir et lite poff, vil det likevel være nok energi i krasjet til at kjernene skal smelte. De blir presset inn i hverandre slik at de vil oppløse seg, ikke bare i protoner og nøytroner som atomkjerner er lagd av.

Selve protonene og nøytronene vil også gå i stykker. Hver av dem slipper fri ørsmå partikler - kvarker og gluoner - som vil begynne å flyte rundt hverandre i en slags seig sirup.

Det sier i hvert fall teorien, og noen resultater fra et tidligere forsøk ved en mindre partikkelakselerator, RHIC i USA, hvor forskere krasjet gullkjerner sammen.

- Noe av det vi håper å finne ut av på ALICE er om det virkelig er slik at atomer smelter, og hva som skjer da. Resultatene fra RHIC var litt annerledes enn forventet. Forskerne trodde det skulle bli en slags gass, men det de observerte lignet mer på tykk sirup av kvarker og gluoner, sier Samset.

- I ALICE har vi endelig nok energi til å undersøke dette nærmere.

"Innsida av detektoren ALICE under bygging." (Foto: CERN)
"Innsida av detektoren ALICE under bygging." (Foto: CERN)


 

Stadig mindre

Helt fram til slutten av 1800-tallet trodde forskerne at atomet var den miste byggesteinen i universet. Etter hvert viste det seg imidlertid at atomet var satt sammen av enda mindre deler: Protoner, nøytroner og elektroner.

Og på 1960-tallet kom vitenskapen jammen opp med en ny teori om at protonene og nøytronene kan deles opp i noe enda mindre: kvarker.

Hvert proton og nøytron ser ut til å inneholde tre hovedkvarker, mange kvark-antikvark par, og en del gluoner - en slags kraftbærende partikler som sørger for at kvarkene henger sammen.

I følge teorien skal det finnes seks ulike typer kvarker, men de har vist seg å være notorisk vanskelige å undersøke.

Uadskillelige kvarker

"- ALICE skal prøve å skru universet i revers, sier Bjørn Samset."
"- ALICE skal prøve å skru universet i revers, sier Bjørn Samset."

Mens elektroner, protoner og nøytroner relativt villig lar seg skille fra hverandre og manipulere både på den ene og andre måten, er kvarkene ganske umulige. Krafta som holder dem sammen i par eller trekløver, er kjempesterk.

- I tillegg blir krafta besynderlig nok sterkere og sterkere jo større avstand det er mellom kvarkene, forklarer Konrad Tywoniuk, doktorgradsstipendiat ved Kjerne- og Energifysikkgruppen ved Universitetet i Oslo.

- Omtrent som en gummistrikk. Jo lenger du strekker strikken, jo strammere blir den. Og dersom du skulle klare å slite “strikken”, dukker det bare opp en ny kvark i den tomme enden.

Dermed er det umulig å få en kvark på tomannshånd, og temmelig vrient å finne ut hva som skjer når den slår seg sammen med andre kvarker og lager protoner og nøytroner.

Hvis man da ikke varmer sakene opp til flere tusen ganger kjernetemperaturen i sola, og utsetter dem for et ufattelig trykk, slik forskerne skal gjøre i ALICE.

Da går det nemlig an å se skyggen av hva kvarkene driver med når de er frie, og kanskje hva som skjer når de kjølner og limer seg sammen igjen etterpå.

Partikkelskur

"Simulering av en bly-bly kollisjon i ALICE."
"Simulering av en bly-bly kollisjon i ALICE."

Idet blykjernene blir til suppe - eller et kvark-gluon-plasma - inni ALICE, hagler flere tusen gamle og nyskapte partikler ut fra åstedet. Siden selve kollisjonen er alt for liten til å være synlig, selv med det minste mikroskop, er det faktisk partikkelskuren som forteller hva som foregår.

Den blir fanget opp og analysert av superavanserte detektorer og analyseprogrammer. Ut ifra alle de registrerte dataene kan forskerne regne seg fram til hva som hendte.

- Vi vet jo ikke helt om resultatene kan si hva som egentlig skjedde i verdens begynnelse, men vi gjenskaper forholdene som eksisterte den gangen, sier Tywoniuk.

- Det vi er aller mest interessert i, er å forstå hvordan kjernekreftene fungerer. Det er disse kreftene som gjør at kvarkene henger sammen i protoner og nøytroner, som alt stoffet - materien - i verden er bygd av.

Powered by Labrador CMS