Nå kommer Big Bang

Forskerne ved CERN har hittil jaktet på Higgs-partikkelen. Denne helgen starter et helt nytt eksperiment i partikkelakseleratoren LHC: Gjenskapelsen av sekundet etter Big Bang.

ALICE veier 10 000 tonn. Norske forskere har lagd noen av delene. (Foto: CERN/ALICE)
ALICE veier 10 000 tonn. Norske forskere har lagd noen av delene. (Foto: CERN/ALICE)

ALICE-eksperimentet

De neste fire ukene skal ALICE – et maskinmonster som veier 10 000 tonn – studere kollisjoner mellom tunge atomkjerner. Her er forskere ved både Universitetet i Bergen, Høgskolen i Bergen og Universitetet i Oslo med.

I ALICE-eksperimentet skal blyioner (blyatomer uten elektroner) bringes til å kollidere i ekstremt høy hastighet.

Slik vil forskerne ved CERN skape en energitetthet verden ikke har sett maken til siden Big Bang for 14 milliarder år siden.

 

Eksperimentene i LHC har så langt dreid seg om å få to protoner til å kollidere.

Til det har forskerne brukt hydrogen, det aller letteste grunnstoffet som finnes, med bare ett proton i kjernen.

Jakten på Higgs – den lille partikkelen som mange fysikere mener får byggeklossene i universet til å henge sammen – har stått sentralt til nå.

Fra 1 til 208

I ukene framover vil CERN bruke LHC til noe helt annet.

Nå er det ikke hydrogen – men bly, et grunnstoff med hele 208 protoner og neutroner, som skal få kjørt seg i LHC.

Dermed får forskerne se hva den 10 000 tonn tunge detektoren ALICE (A Large Ion Collider Experiment) er god for. I ALICE har norske forskere hatt ansvaret for viktige deler i to av i alt 18 deldetektorer.

Big Bang

Forskere fra 30 land har samarbeidet om å bygge ALICE. Også norske forskere er med. (Foto: CERN/ALICE)
Forskere fra 30 land har samarbeidet om å bygge ALICE. Også norske forskere er med. (Foto: CERN/ALICE)

– Når vi nå skal få to tunge blyioner til å kollidere vil vi skape energitettheter verden ikke har opplevd maken til siden Big Bang for 14 milliarder år siden.

– Det dreier seg om en temperatur 100 000 ganger varmere enn solens indre. Slik håper vi å kunne gjenskape litt av det som skjedde i mikrosekundene etter Big Bang, forteller Dieter Röhrich.

Professoren i kjernefysikk ved Universitetet i Bergen (UiB) oppsummerer kort tilstanden rett etter Big Bang:

– Da var universet en veldig tett og en het suppe av kvarker og gluoner. Energitettheten var så stor som om man komprimerte hele universet til størrelsen av et eple.

Når forskerne nå sender to tunge blyioner mot hverandre i nær lysets hastighet, håper de at ALICE skal gi oss noen glimt av hva som foregikk akkurat i det universet ble skapt.

Frigjøre kvarker

– Ved å lå blyionene kollidere mot hverandre i voldsom hastighet, kan vi få selve protonene og nøytronene i atomkjernen til å gå i stykker. Da slippes de ørsmå partiklene kvarker og gluoner løs.

– De vil begynne å flyte rundt i en seig suppe. En tilstand som fantes i mikrosekundene etter Big Bang, forklarer Röhrich.

Mindre enn et sekund etter smellet ble det dannet større protoner og nøytroner – byggesteinene i atomene.

I dag er kvarkene og gluonene låst inne i protonene og nøytronene. Kjernefysikerne har ikke klart å løsrive dem fra de enorme kreftene i atomkjernene.

Men kanskje nå, altså.

ALICE-eksperimentet kan gi oss svar på:

  • Hva skjer når masse får en temperatur 100 000 ganger temperaturen i Solens indre?
     
  • Er det mulig å sette kvarker fri fra protoner og nøytroner?
     
  • Hva skjer eventuelt når «ursuppen» med kvarker og gluoner på nytt kjøles ned og blir til protoner og nøytroner.
     
  • Hvorfor veier protoner og nøytroner 100 ganger mer enn kvarkene de er bygd av?

Norske bidrag

Her inne i ALICE vil det bli en temperatur 100 000 ganger varmere enn i Solens indre.
Her inne i ALICE vil det bli en temperatur 100 000 ganger varmere enn i Solens indre.

Röhrich forteller at forarbeidet med ALICE begynte allerede tidlig på 1990-tallet. Om lag tusen forskere fra 105 institusjoner i 30 land er i dag med på eksperimentet.

Forskere ved Universitetet i Bergen har utviklet utleseelektronikk for noen av de store detektorene inne i ALICE. Disse skal avlese hva som skjer når LHC skaper et mini-Big Bang. De samarbeider med forskere ved Høgskolen i Bergen og Universitetet i Oslo.

Slik er norske forskere i ukene som kommer med på å skape ny kunnskap om universets skapelse.

Lenker:

Nettsiden til ALICE

Tegneserie som forklarer ALICE (pdf)

Powered by Labrador CMS