Dyrt sökande efter obegriplig partikel
I december i fjol fick vi i
FYSIK medierna veta att Cern, det europeiska centret för partikelforskning i Genève, upptäckt en av fysikerna länge efterlyst partikel, Higgs boson. Eller nästan upptäckt eftersom experterna endast har indikationer, inte vattentäta bevis. Jakten på Higgspartikeln har pågått i många år. Innan den jättelika acceleratorn LHC på gränsen mellan Schweiz och Frankrike äntligen, efter många missöden, kom i gång i slutet av 2009 hade man länge sökt efter samma partikel vid Fermilab i Illinois, USA.
Den första subatomära partikeln, elektronen, upptäcktes redan i slutet av 1800-talet. Upptäcken var revolutionerande eftersom fysikerna dittills trott att atomerna faktiskt är odelbara, de minsta partiklar som finns. Man upptäckte med tiden allt fler subatomära partiklar och småningom utarbetades en teori som kom att kallas standardmodellen. Den består av en mängd komplicerade ekvationer som gör det möjligt att med stor exakthet förutsäga vad som kommer att hända i ett givet noga specificerat experiment.
Men det fanns en förarglig lucka i modellen. Att alla föremål har massa vet det minsta barn, men ekvationerna sade ingenting om hur och varför. Enligt ekvationerna kunde de fundamentala partiklar, av vilka allting består, likaväl vara utan massa och därmed utan tyngd i ett gravitationsfält. Flera forskare jobbade på 1960-talet med att täppa till denna lucka. En av dem hette Peter Higgs. Han publicerade 1964 en teori som förutsatte en ny typ av partikel, eller snarare ett fält, som fick hans namn. Det är denna partikel eller detta fält som tusentals fysiker jagar med hjälp av LHC och med skattebetalarnas miljarder i ryggen.
Ingen av de acceleratorer som fanns i slutet av 1900-talet var tillräckligt kraftfull för att upptäcka Higgsfältet. I såväl USA som Europa lobbade ledande fysiker hårt för att få politikerna att skjuta till de miljarder krävdes för att bygga en jätteaccelerator. I USA vände politikerna till slut tummen ner. Det blev för dyrt. Inom EU såg politikerna då en möjlighet att på nytt göra Europa till centrum för den mest avancerade fysikaliska forskningen i världen. En stor mängd länder, bland dem vårt land, beslöt att använda skattepengar för projektet. (Se artikeln i Hbl 15.1.) Också USA är med på ett hörn.
Experimenten med LHC är den dyraste grundforskning som någonsin gjorts. Är den värd pengarna?
För en oinvigd är Higgs boson obegriplig. Själva frågan är märklig. Allt omkring oss har massa och påverkas av gravitationskraften. Higgsfältet förblir säkert obegripligt vare sig det kan påvisas eller inte. I själva verket är mycket, kanske det mesta inom standardmodellen obegripligt. En av skaparna av modellen, den amerikanska fysikern Richard Feynman, menade att ingen, inte ens experterna, förstår kvantfysiken, det vill säga den fysik modellen bygger på.
Medan detta läses kolliderar miljoner protoner, som drivs upp till nära ljusets hastighet, i acceleratorn. Och ännu har man inte uppnått maximal energi. Massor av ”splitter” uppstår. I dessa svärmar av miljarder exotiska, extremt kortlivade partiklar, eller fält, söker hypersnabba datorer indikationer på den åtråvärda signalen. Enligt kvantfysiken härskar slumpen bland världens minsta beståndsdelar. Det man sö- ker är därför kurvor för sannolikheter. Om man lyckas får vi se sådana kurvor, aldrig partikeln själv. Kvantpartiklar finns aldrig när man försöker se dem. Likt spöken försvinner de i en sannolikhetsdimma.
Anta att fysikerna finner det de söker, innebär detta att standardmodellen är den sanna och slutliga teorin om materiens innersta natur? Nej, det finns en lång rad obesvarade frågor. Teorin är spretig och risig, den förutsätter ett tjugotal justerbara parametrar och en del matematiska ”knep” för att fungera. Dessutom är den fortfarande oförenlig med Einsteins allmänna relativitetsteori. Även om man finner bevis för Higgs är vi högst troligt fortfarande långt ifrån den slutliga ”teorin om allting”.