Svensk jakt på fler ledtrådar runt Higgs
Sara Strandberg deltar i ett stort forskningsprojekt som ska ge mer kunskap om Higgspartikeln, den sista pusselbiten som föll på plats i partikelfysikens standardmodell.
I den enorma partikelacceleratorn LHC i Cern får väteatomkärnor – protoner – krocka med varandra med stor energi. Då uppstår många fler sorters partiklar än de som bygger upp atomerna som vi och världen omkring oss består av. Sara Strandberg, lektor i elementarpartikelfysik vid Stockholms universitet, arbetar med mätningar av de här partiklarna, och är mitt uppe i ett stort projekt.
1| Vad går forskningsprojektet ut på?
– Atomkärnor består av protoner och neutroner, som i sin tur i stort sett är uppbyggda av två kvarkar som heter upp- och ned-kvark. Men inuti atomkärnorna finns det också en sorts kvantmekaniskt bubbel, där även tyngre elementarpartiklar uppstår och förintas hela tiden. – Den tyngsta av de elementarpartiklar vi känner till är toppkvarken. En enda toppkvark väger som en hel guldatom. Att toppkvarken är så tung skulle kunna betyda att den kan spela en annan roll än andra partiklar i de beräkningar vi gör i partikelfysiken, och att det kan finnas något nytt att upptäcka där.
– Om man skriver ner det matematiska uttrycket för Higgspartikelns massa ser man att den får väldigt stora bidrag från toppkvarken. Om massan beräknas på det här sättet blir Higgspartikeln väldigt tung, mycket tyngre än den faktiskt är. En lösning skulle kunna vara att utvidga standardmodellen med nya partiklar som vi inte har hittat än, och som bidrar på ett sätt som tar ut toppkvarkens bidrag. – Ett sätt att göra det kallas supersymmetri, som ger varje känd partikel en partner. Om toppkvarkens supersymmetriska partner ska ta ut toppkvarkens bidrag kan det inte vara så stor skillnad mellan deras massor. Och då är den supersymmetriska partnerpartikeln inom räckhåll för vad vi kan hitta vid LHC. Därför tycker vi att det är en bra idé att leta efter den.
2| Vad gör du som partikelfysik forskare till vardags?
– Det är många olika saker. Vi här i Stockholm ska bidra på alla nivåer, från att underhålla detektorn, till att läsa ut data och kontrollera kvaliteten, och sedan analysera den för att få fram fysiken. Det handlar också mycket om att samarbeta med mina övriga tretusen experimentkamrater. På förmiddagen har amerikanerna inte vaknat ännu, så då kan jag sitta och jobba med data. På eftermiddagen är det ofta tel e konferensmöten.
3| Nu har acceleratorn LHC varit igång sedan 2008 och den enda stora upptäckten ni har gjort där är Higgspartikeln. Hur känns läget för partikelfysiken just nu?
– LHC:S uppgift var att hitta Higgspartikeln och bekräfta Higgsmekanismen, som ger de andra partiklarna deras massor. Det har lyckats, så det är ju en oerhörd framgång. Om vi sedan hittar något extra är det en bonus.
– Sedan vet vi att det måste finnas något mer än det vi känner till nu. Det finns så många saker som partikelfysiken inte kan förklara, till exempel universums mörka materia.
– Genom att leta efter supersymmetrin söker vi igenom data på ett effektivt sätt. Om det finns något nytt i våra data ska vi hitta det, oavsett om det är supersymmetri eller inte. Det är det jag ser som vår uppgift som experiment a lister.
”Det måste finnas något mer än det vi känner till nu. Det finns så många saker som partikelfysiken inte kan förklara, till exempel universums mörka materia.”