Higgs kusiner ska avslöjas

Att hitta nedgången är inte svårt, husets fasad är helt täckt av en målning av en partikeldetektor. Ny Teknik tar hissen 90 meter under jorden. Här ligger Atlas – en gigantisk detektor där den eftersökta elementarpartikeln Higgs hittades förra året. Upptäckten väckte uppståndelse över hela världen.

Jakten på Higgs har slitit hårt på detektorn. Nu måste den renoveras. När Ny Teknik kliver in i grottan står den 25 meter höga och 46 meter långa maskinen öppen. Det är en mäktig syn. En 240 ton tung supra-ledande magnet är utdragen för genomgång och det yttersta detektorskalet glänser som guld i strålkastarljuset.

Nästa år ska ett nytt lager med pixeldetektorer vara på plats i den innersta spårdetektorn. Den ligger närmast platsen där protoner i hastigheter nära ljusets brakar samma i gigantiska smällar och energin omvandlas till nya partiklar. Även kalorimetrarna, detektorer som mäter energin hos de partiklarna (se grafik), ska få ny strömförsörjning och mjukvaran för styrsystemen uppgraderas.

Men det är redan historia för de svenska partikelfysiker Ny Teknik träffar här på Cern. Alla jobbar med hur framtidens Atlas-detektor ska vara utrustad. Om tio år ska intensiteten hos de protonstrålar som smäller samman ha tiofaldigats och med det antalet partikelkrockar. Ur spåren efter de miljarder partikelkrockar som sker varje sekund ska bara de 200 mest intressanta sorteras ut – de som kan leda till nya upptäckter och ny fysik. Annars blir datamängderna för stora.

– Beslut om vilka händelser som ska sparas måste fattas inom tre mikrosekunder. Det kräver intelligenta sensorer med inbyggd filtrering och ny smart dataöverföring, säger Richard Brenner, professor vid Ångströmlaboratoriet i Uppsala, som har forskat vid Cern sedan år 1990.

För att hitta tillförlitliga och ekonomiskt smarta sätt att utveckla och serietillverka kiselsensorer av den kalibern har han tagit hjälp av den svenska elektroniktillverkaren Note. Kretsarna är tänkta att klä 40 m² av en 200 m² ny stor spårdetektor. För att kunna tapetsera detektorns väggar med kiselkretsarna krävs nya byggsätt. Därför diskuteras även ett samarbete med det svenska forskningsinstitutet Acreo. Med i diskussionerna är också partikelfysiker från Lund.

– Vi vill ha svensk industri och svenska labb involverade i utvecklingen. Men först måste vi hitta sätt att få anslag, säger Richard Brenner (se separat artikel).

KTH-professorn Bengt Lund-Jensen är inne på samma linje. Hans mål är en kalorimeter tillverkad i det tåliga halvledarmaterialet kiselkarbid. Materialet används i dag för kraftelektronik, ett område där svensk forskning ligger i framkant. Kiselkarbid tål värme, höga strömmar och strålning betydligt bättre än andra halvledarmaterial.

– Vi hoppas kunna utveckla en pixelbaserad kalorimeter i kiselkarbid tillsammans med Acreo. Den kommer att behövas när luminositeten (antalet partikelkrockar per sekund och cm²) och strålningen i acceleratorn ökar.

Detektorerna är tänkta till den uppgradering av Atlas och acceleratortunneln LHC (Large Hadron Collider) som enligt planerna ska ske år 2020–2021 (se NyT 2013:38). Det kan tyckas avlägset, men den spjutspetsteknik som krävs för att bedriva partikeljakt tar tid att utveckla.

– Det är nästan så att vi är sent ute. Att utveckla och konstruera en detektor tar ofta tio till tjugo år, säger Bengt Lund-Jensen. l