Jakten på fler Higgs-partiklar

Den 4 juli år 2012 sprids nyheten som en löpeld över världen. Forskare vid Cern har hittat en ny partikel. Förhoppningen är att det är Higgs, den elementarpartikel som partikelfysiker har letat efter i mer än 40 år. Pusselbiten som har saknats i den så kallade standardmodellen för hur vår värld är uppbyggd.

Under de senaste fem åren har jakten bedrivits i LHC, Large Hadron Collider, en 27 km lång och cirkelformad partikelaccelerator som ligger nedgrävd 100 meter under jord nära Genève i Schweiz. Där susar protonstrålar med hög energi fram i hastigheter nära ljusets och krockar med varandra i gigantiska smällar där mängder av partiklar bildas.

Kollisionerna sker vid fyra platser där detektorer stora som hus har placerats. Atlasdetektorn är en av dem. Här arbetar 3 000 forskare under ledning av den italienska fysikern Fabiola Gianotti. Ny Teknik träffar henne under en blixtvisit i Stockholm.

– I dag vet vi – det är en Higgsboson. Allting stämmer. Partikeln är den första som saknar spinn och den samverkar med andra partiklar med en kraft som är proportionell mot deras massa.

Första tecknet, ett litet gupp i den uppmätta gammastrålningen efter en partikelkrock, kom i slutet av år 2011. Guppet, eller snarare knölen, låg runt 125 GeV (gigaelektronvolt) och indikerade att det hade bildats en ny tung partikel.

Men det kunde vara ett mätfel.

Forskarna började utesluta felkällor samtidigt som de letade efter data som kunde bekräfta att en tung partikel hade fallit sönder till fyra elektroner, som Higgs enligt teorin ska kunna göra. Och de hittade dem!

– Det sker en gång på 10¹³ kollisioner. Att upptäcka det krävde en enorm skicklighet från alla inblandade, säger Fabiola Gianotti.

Du var en av dem som tillkännagav genombrottet. Hur kändes det?

– Jag var naturligtvis glad, men framför allt enormt stolt över det arbete som alla vi forskare har utfört tillsammans.

Fabiola Gianotti poängterar den extrema prestanda som utrustningen och instrumenten vid LHC måste ha. Magnetfälten som böjer protonstrålarna kräver starka supraledande magneter, nerkylda till 1,9 kelvin (drygt -271 C). Det är kallare än i yttre rymden.

Kamerorna i detektorerna fångar upp 40 miljoner kollisioner per sekund. Resultatet blir enorma mängder data som ska lagras och analyseras. Varje detektor genererar 10 petabyte data per år. Det motsvarar 20 miljoner dvd. Om de läggs ovanpå varandra blir stapeln 20 km hög.

Betyder upptäckten av Higgs att ni sätter punkt för forskningen vid LHC?

– Nej, den är snarare starten på en ny era. Nu vet vi att det finns en Higgs, men det kan finnas fler. Vissa modeller bortom standardmodellen förutsäger ytterligare fem, andra ännu fler. Det måste vi få svar på.

– Higgs löser inte heller mysteriet med den mörka materian som uppfyller en stor del av universum. Vi har mycket kvar att utforska.

En del av forskningen måste vänta till LHC åter tas i drift år 2015. Just nu är den avstängd för renovering och uppgradering till de högre energinivåer som krävs för att hitta ännu tyngre partiklar. Andra delar kan göras på de enorma mängder data som ännu inte hunnit analyseras.

Vad är det som är häftigast med att arbeta på Cern?

– Åh det är mycket, säger Fabiola Gianotti och lyser upp.

– Grundläggande fysik är extremt sexigt och att utveckla instrumenten som behövs är en härlig utmaning. Dessutom får du träffa människor från hela världen.

Ny Tekniks intervjutid är slut. Fabiola Gianotti försvinner i väg till supén i villan som tillhör Kungliga Vetenskapsakademien, KVA. Hennes rosa kappa står i skarp kontrast till männen i mörk kostym som hastar fram vid hennes sida.

Snart har hon bockat av ett av de många informella ”måsten” som finns inför ett eventuellt kommande Nobelpris: föreläsning på KVA och hedersgäst på deras middag.

Upptäckten av Higgspartikeln fanns med i spekulationerna redan när förra årets Nobelpris i fysik skulle delas ut. Men då var upptäckten för ny för att belönas, den måste vara publicerad i en vetenskaplig tidskrift senast den 31 december året innan. I år är situationen en annan.