Cern – 50 år av jättekollisioner

Cirka 1 miljard protonkollisioner varje sekund, i en metod som går ut på att bygga upp så mycket energi att nya partiklar bildas i smällarna. Syftet är att få svar på frågor så stora att de är svåra att greppa. Om hur universum och dess materia fungerar, om alltings början och tiden efter Big Bang, om de krafter som håller samman rymden som vi ser den. Mörk materia, och antimateria. 

Med den utgångspunkten kanske det inte var så konstigt att kritiker förfasades och bidrog till braskande rubriker om att kollisionerna i Large Hadron Collider (LHC) skulle skapa ”svarta hål som äter upp jordklotet”.

Inför den planerade starten av den nybyggda partikelacceleratorn i september 2008 drog en grupp kritiker den europeiska organisationen för kärnforskning Conseil Européenne pour la Recherche Nucléaire, förkortat Cern, inför rätta.

 Europadomstolen för mänskliga rättigheter och en amerikansk domstol fick den delikata uppgiften att granska om Cern skulle bidra till allas vår undergång. Nej, blev svaret. Och Cern-fysikerna kunde trycka på startknappen som planerat.

När strålar av protoner för första gången nådde runt hela den ringformade acceleratorn, hundra meter under jord, fanns 200 journalister på plats jämte mängder av forskare från stora delar av världen.

Så även svenska fysikern Christian Ohm. Han hade precis inlett sin forskarutbildning inom experimentell partikelfysik vid Stockholms universitet och blev en del av projektet bara några år innan mätdata skulle börja extraheras i Atlasexperimentet. Atlas (A Toroidal LHC Apparatus) är ett av fyra stora experiment som pågår vid den underjordiska partikelacceleratorn.

– När jag började fanns det professorer i gruppen som hade jobbat med Atlasexperimentet från början av 1990-talet men ännu inte sett en gnutta mätdata. Det säger mycket om tidsrymden för den här typen av forskning, säger han, som nu är inne på sitt sextonde år inom Cern.

Upptäckten av W- och Z-partiklarna

Att arbeta med forskning inom experimentell partikelfysik är inget för den med bristande tålamod. Att utmana Einsteins relativitetsteori och granska universums minsta byggstenar är inte resultatet av enstaka banbrytande genombrott – som upptäckten av Higgsbosonen – utan en del av en lång kedja av den sammanhållna forskningen som inleddes i mitten av 1900-talet, och där varje beståndsdel har varit en förutsättning för nästa steg.

När Richard Jacobsson, fysiker som arbetat inom Cern i över trettio år, får frågan om vad han ser som forskningsanläggningens viktigaste historiska upptäckter påpekar han först det näst intill omöjliga i att sammanfatta Cerns historia på det sätt som Teknikhistoria försöker sig på. Sedan är det ett sådant steg på vägen han tar upp.

– Man ska inte ta bort rollen som Cern har haft under en lång tid av samarbete mellan väldigt många olika forskningsfält. Men min favorit är upptäckten av W- och Z-partiklarna som Carlo Rubbia och Simon van der Meer fick Nobelpriset för 1984, säger han.

”Beskriver bara 15 procent av all materia i universum”

W- och Z-partiklarna är bärare av den så kallade svaga kraften som är involverad i radioaktivt sönderfall av atomkärnor. De i sig banade väg för upptäckten av Higgsbosonen, som i sin tur förklarar varifrån partiklarna får sin massa och som var den senaste pusselbiten i partikelfysikens standardmodell över hur vår värld är uppbyggd.

Men i denna upptäckt år 2012 gör det sig än en gång påmint hur tålamodsprövande arbetet inom partikelfysikens fält är. För även om den gjorde standardmodellen komplett, finns det stora grundläggande frågor som modellen i sig inte kan besvara.

– Vi är väldigt stolta över att standardmodellen hittills förklarar alla experiment vi gör vid partikelkolliderare i superdetalj, men den beskriver ändå bara 15 procent av all materia i universum. Resten utgörs av så kallad mörk materia, en mystisk ingrediens som dominerar kosmos med sin dragningskraft och måste finnas där för att universum ska ha kunnat utvecklas från Big Bang till det vi ser i dag, och för att hålla samman galaxerna. Det är en av de väldigt stora, grundläggande knäckfrågorna i naturvetenskaplig grundforskning. Vi vet inte vad den materian består av, men vi hoppas att vår fortsatta forskning vid LHC ska hjälpa till att bringa klarhet i det, säger Christian Ohm.