Mandag 4. juli er det 10 år siden higgspartikkelen ble oppdaget på CERN i Geneve i Sveits. Fysikere over hele verden jublet over resultatene. Peter Higgs satt i salen med en tåre i øyekroken. Endelig ble hans 48 år gamle teori bevist, og partikkelen ble oppkalt etter Higgs.

Oppdagelsen er et gjennombrudd i vår beskrivelse av naturen. Et av de store ubesvarte spørsmålene har vært hvorfor noen partikler har masse (tyngde), men andre er masseløse.

Masse er en egenskap partikler får gjennom å samhandle med et felt som gir dem masse. Dette var teorien til Peter Higgs i 1964, og feltet kalles higgsfeltet.

Uten higgsfeltet ville alle partikler i universet fart omkring i lysets hastighet, og vi ville ikke kunnet ha eksistert.

Uten higgsfeltet ville alle partikler i universet fart omkring i lysets hastighet, og vi ville ikke kunnet ha eksistert.

Higgspartikkelen er en bølge i higgsfeltet. Vi kan sammenligne det med lyspartikler (fotoner) som også betraktes som bølger i det elektromagnetiske feltet. Higgspartikkelen samhandler, absurd nok, i seg selv med higgsfeltet og har dermed masse. For å bekrefte at teorien om partiklers masse holder stand, har altså forskerne lett etter higgspartikkelen.

foto
Øystein Midttun. Foto: UiA

Higgspartikkelen har ekstremt kort levetid. Vi kan derfor ikke observere den i naturen, men bare i kontrollerte eksperiment. Slike eksperiment gjennomføres i CERNs laboratorier med såkalte partikkelakseleratorer.

Akseleratorene består grovt sett av en akselerator og en detektor. Akseleratoren sørger for at partiklene får så stor fart som mulig før de kolliderer med hverandre. Detektoren ligger omkring kollisjonspunket og observerer hva som kommer ut.

Og det som kommer ut er ikke nødvendigvis det man puttet inn. Den høye energien i kollisjonen kan produsere helt andre partikler.

Noen ganger kan det være en higgspartikkel, men siden den lever så kort, blir den omdannet til andre partikler før den kan observeres direkte.

Higgspartikkelen ble funnet ved hjelp av verdens største partikkelakselerator – the Large Hardon Collider (LHC). Den er en 27 km sirkulær akselerator med fire detektorer. Her akselereres protoner, den positivt ladede partikkelen som finnes i kjernen til alle atomer, til 99,9999991 % av lysfarten før de kolliderer inni en av detektorene. I 2012 fant to av disse detektorene higgspartikkelen.

Det historiske funnet ville ikke vært mulig uten internasjonalt samarbeid. Kostnadene er for store å bære for individuelle nasjoner. Derfor er CERN et samarbeidsprosjekt mellom flere nasjoner og forskningsinstitusjoner, etablert i 1954 som et europeisk senter for kjernefysisk forskning.

I dag er CERN et globalt forskningssenter med rundt 2500 ansatte, samt 12.000 tilknyttede forskere og ingeniører fra institusjoner i over 70 land. UiA er også med på dette laget. I 2020 ble vi offisielt medlem av CMS-eksperimentet, en av de to detektorene som oppdaget higgspartikkelen.

Samarbeidet innbefatter bruk av maskinlæring og statistiske modeller for å finne mønstre i de store datamengdene fra detektoren. UiA bidrar også med utvikling av et CO2-kjølesystem som brukes i detektoren. På sikt kan denne teknologien brukes til fangst og utnyttelse av CO2 for å redusere utslipp.

UiA er i tillegg sterkt engasjert i det norske senteret for CERN-relatert forskning, NorCC. Senteret arbeider for å ivareta Norges involvering i CERNs prosjekter, særlig de norske forskningsmiljøene på universitetene, men samtidig også norske industribedrifter.

Det finnes gode finansieringsverktøy for forsknings- og utviklingsprosjekt for bedrifter villige til å samarbeide med CERN. Dessverre er disse mulighetene relativt ukjente i Norge.

For ingeniørstudentene ved UiA, gir CERN unike muligheter til utveksling, enten gjennom sommerskole, som teknisk student på bachelor- eller masternivå, eller som ph.d.-stipendiat.

CERN flytter stadig grensene for grunnforskning og vår forståelse av naturen, men bidrar også til teknologiutvikling i samfunnet ellers. World Wide Web, kjent som dagens internett, er kroneksempelet på teknologi utviklet og gjort gratis tilgjengelig av CERN.

Akseleratorteknologi lignende det man bruker på CERN benyttes kommersielt til å lage halvledere og databrikker, medisinsk avbildning og kreftbehandling, og til å sterilisere medisinsk utstyr og mat.

I forbindelse med CERNs forskning, utvikles også datamaskinvare og avanserte algoritmer for dataanalyse. Allerede i 1970-årene laget CERN en prototype av en berøringsskjerm, samme teknologi som benyttes i de fleste mobiltelefoner i dag.

Vi går nå inn i nye perioder med partikkelforskning på CERN. Fysikere over hele verden forsetter å søke etter ubesvarte spørsmål, blant annet: Finnes det flere uoppdagede partikler?

Hva med supersymmetriske partikler? Hva er mørk materie? Kan det observeres? Finnes det flere higgspartikler, eller en fysisk verden vi ennå ikke kjenner?

UiA vil i de kommende årene bidra med utvikling av ny teknologi til CERNs forskning. Og, hvem vet, kanskje tar vi del i den foreslåtte oppgraderingen av CERNs akseleratorer: Future Circular Collider (FCC), en 100 km lang sirkulær akselerator!

SI DIN MENING! Vi vil gjerne at du skal bidra med din mening, både på nett og i papir. Send ditt innlegg til debatt@fvn.no

Hva er et godt innlegg? Her er noen tips.