view

Annonsplats







Faradbloggen

Ny övervakning på lösa boliner

22/11 2012

Bokhyllan

Bokomslag

Kul om kvantfysik

8/11 2012

Diagram: Låg andel högskoleingenjörer tar ut examen

"En partikel som är förenlig med Higgs"

En av de händelser som fått Cerns forskare att tro att de hittat Higgs partikel. Orsaken är de två fotoner, markerade med streckad gul linje och sedan gröna staplar, som sänts ut.
FOTO: Cern

Det var stående ovationer i den stora föreläsningssalen i partikelforskningens högborg Cern i Schweiz på onsdagen: man har hittat en ny partikel.
Och det verkar som att det kan vara den gäckande Higgs-partikeln.
– För mig är det otroligt att det hänt under min livstid, sade Peter Higgs, som förutspådde partikelns existens i början av 1960-talet.

Två forskargrupper vid Cern har kommit fram till samma sak: de har hittat en ny partikel.

Och den har egenskaper som gör att det skulle kunna vara den så kallade Higgs-partikeln, en partikel som skulle kunna förklara den grundläggande fysiken bakom massa i universum.

I det fullsatta auditoriet på Cern utbröt flera spontana applåder under presentationen av de nya resultaten, och Fabiola Gianotti, talesperson för det så kallade Atlas-experimentet, var tvungen att avbryta dem:

– Vänta, jag har mer.

När presentationen var klar utbröt stående ovationer, jubel och visslingar.

Cernforskarna anser sig nu ha tillräckligt på fötterna för att påstå att de hittat en ny partikel, och att den har en massa på 125 – 126 gigaelektronvolt. Det innebär att den är den näst tyngsta elementarpartikel som hittats. Den nya partikeln är ungefär lika tung som en atom av grundämnet jod, och har 250 000 gånger större massa än en elektron.

Men det är långt ifrån säkert att det verkligen är Higgs partikel som hittats. Både Fabiola Gianotti och hennes kollega från den andra grupp som nu presenterat belägg för partikeln, Joe Incandela, upprepar flera gånger att mycket arbete återstår.

Fabiola Gianotti
FOTO Cern

– Vi är bara i början, glöm inte det, säger Fabiola Gianotti. Resultaten bygger på väldigt få händelser.

Det forskarna fångar i sina mätningar är inte själva partiklarna, utan bara spåren efter dem. I den stora partikelacceleratorn LHC har protoner, partiklar från atomernas kärnor, jagats upp i nära ljushastigheten, och sedan får de krocka och bilda nya partiklar. En partikel som Higgs har dock så kort livslängd att den inte går att detektera. Det är istället de partiklar som den faller sönder till som man får leta efter. Tusentals partiklar och deras sönderfallsprodukter bildas under experimenten.

I ett av experimenten handlar det om 13 konstaterade tillfällen, där den nya partikeln gett upphov till två fotoner.

Men det finns också fyra andra sönderfall som är tänkbara. Att man hittat spåren av ytterligare ett av sönderfallen ligger också till grund för de resultat som presenterats nu. Sammantaget står de händelserna för en mycket stor avvikelse från det som kunde förväntas om den nya partikeln inte skulle ha funnits. Standardavvikelsen ligger på 4,9 sigma, vilket är ett väldigt starkt belägg för att partikeln finns, och att den just har de egenskaper man kan förvänta sig av Higgs partikel.

Samtidigt är inte resultaten helt glasklara. Standardavvikelsen borde egentligen vara ännu större. Antalet detekterade händelser stämmer inte riktigt med teorierna, och två av de möjliga sönderfallen har ännu inte gett utslag.

Peter Higgs var hårt uppvaktad av pressen, men ville egentligen inte säga så mycket mer än grattis om de nya rönen.
FOTO Cern/M Hoch A Rao

Men trots alla reservationer tillåter sig Cerns generaldirektör Rolf Heuer att utbrista:

– Jag tror vi har den!

Fast när han ska tala som vetenskapsman blir formuleringen litet annorlunda:

– Vi har en observation av en partikel som är förenlig med en Higgsboson.

På första parkett satt en rad teoretiska fysiker, som länge hävdat att partikeln borde finnas. Peter Higgs var en av de första. Men den första vetenskapliga artikel han skrev blev refuserad. Werner Heisenberg, en av 1900-talets största fysiker, känd för sin osäkerhetsrelation, förklarade för en annan av Higgspartikelns förespråkare, Gerald Gutalnik, att han hade fel.

– Det var ganska läskigt för en ung man, minns Gutalnik.

FAKTA

Standardmodellen och Higgs partikel

Standardmodellen innehåller tre grupper av partiklar: kvarkar, leptoner och kraftpartiklar.

Kvarkarna bygger bland annat upp partiklarna i atomernas kärnor.

Bland leptonerna finns bland annat elektronen och neutrinerna.

Bland kraftpartiklarna finns exempelvis fotonen, som överför elektromagnetisk kraft. Dessutom finns gluonen, som ger den starka kraft som håller ihop atomkärnor, och två bosoner som verkar på elementarpartiklarna inne i atomernas kärnor – de är bland annat inblandade i radioaktivt sönderfall.

Men ingen av de här partiklarna kan förklara massa – varför vissa av partiklarna har massa och hur de får den. Därför föreslogs en modell med ett fält, Higgsfältet, som ger de andra partiklarna sin massa, och en ny kraftpartikel. Den har dock inte kunnat hittas förrän – kanske – nu.

Flera fysiker var involverade i teoribildningen under 1960-talet. En av dem var Peter Higgs, som senare fick ge namn åt partikeln och fältet.

Higgspartikeln föreslogs i början av 1960-talet som en lösning på ett stort problem med fysikernas så kallade standardmodell, som försöker förklara vad universum består av och de krafter som verkar.

Men trots att den jagats länge har den inte kunnat hittas. En orsak är att det inte funnits tillräckligt bra instrument. Partikelacceleratorn LHC, den stora hadronkrockaren, byggdes bland annat med syftet att försöka hitta Higgs partikel. På sikt ska den klara att jaga upp partiklar i energinivåer på 14 teraelektronvolt. I år har forskarna kommit upp i åtta teraelektronvolt. Den energinivån är tillräcklig för att ge tio – femton procents högre känslighet för att hitta Higgs partikel än tidigare instrument.

Men även mätinstrumenten har blivit bättre. Detektorerna av kisel i ett av dem klarar strålning på en helt annan nivå än instrumenten gjorde för några år sedan, och de oerhört kraftfulla magneterna styr partiklarna så att de går lättare att hitta.

– LHC har gjort mirakel, långt utöver vad vi väntat oss, säger Fabiola Gianotti.

En viktig pusselbit har också varit den beräkningskapacitet som skapats, genom ett nätverk utspritt på 80 platser jorden runt.

Cernforskarna har dock också gjort en storsatsning på att faktiskt visa att LHC ger resultat. Anläggningen har varit starkt ifrågasatt eftersom den är så dyr – och dessutom drabbades av ett haveri ganska tidigt.

De analyser som gjorts nu bygger på data som samlats in så sent som för två veckor sedan. Någon vetenskaplig artikel är ännu inte inlämnad. I slutet av juli hoppas Fabiola Gianotti att den ska kunna bli klar. Men det kommer att ta flera år innan man begriper sig på partikeln.

– Vi behöver mer data för att utforska den nya partikelns egenskaper.

Det slutliga svaret på om det är Higgs partikel eller någon annan ännu okänd partikel – lär dock dröja längre. Ifall det inte är Higgs partikel konstaterar Cerns generaldirektör Rolf Heuer att det är början på en lång resa.

Svaret på frågan om universum, livet och allt lär behöva en ännu kraftigare beräkningskapacitet.

Sus Andersson

5/7 2012