En helt vanlig dag på jobben. (Bilde: CERN)

Hvor får atomene sin masse fra?

Begreper

Atomer: Alt i naturen er bygget opp av molekyler. Molekylene består av atomer. Som eksempel kan du tenke at et vannmolekyl (H2O) består av hydrogen- og oksygenatomer. I kjernen av atomene finner vi protoner. Det er antallet protoner som bestemmer hvilket grunnstoff atomet er.

Lysets hastighet: Lys kan man generelt si at består av fotoner. Lysets hastighet forteller hvor raskt fotonene beveger seg i vakuum, og hastigheten er alltid konstant på ca 300.000 km/s.

Sorte hull: Sorte hull er et objekt med så stor og kompakt masse at tyngdekraften er sterkere enn lystes hastighet. De hindrer dermed alt å unnslippe, og "suger" til seg alt i nærheten - inkludert lys.

Standardmodellen: Innenfor partikkelfysikken er standardmodellen en teori som beskriver de tre naturkreftene fargekraft, svak kjernekraft og elektromagnetisme. Det er loven om hvordan partikler og krefter oppfører seg.

Begreper

Atomer: Alt i naturen er bygget opp av molekyler. Molekylene består av atomer. Som eksempel kan du tenke at et vannmolekyl (H2O) består av hydrogen- og oksygenatomer. I kjernen av atomene finner vi protoner. Det er antallet protoner som bestemmer hvilket grunnstoff atomet er.

Lysets hastighet: Lys kan man generelt si at består av fotoner. Lysets hastighet forteller hvor raskt fotonene beveger seg i vakuum, og hastigheten er alltid konstant på ca 300.000 km/s.

Sorte hull: Sorte hull er et objekt med så stor og kompakt masse at tyngdekraften er sterkere enn lystes hastighet. De hindrer dermed alt å unnslippe, og "suger" til seg alt i nærheten - inkludert lys.

Standardmodellen: Innenfor partikkelfysikken er standardmodellen en teori som beskriver de tre naturkreftene fargekraft, svak kjernekraft og elektromagnetisme. Det er loven om hvordan partikler og krefter oppfører seg.

Dypt under bakken på grensen mellom Sveits og Frankrike har forskere satt sammen et av verdens råeste byggesett. En 27 kilometer lang tunnel er begravd opptil 175 meter under jordoverflaten og kjølt ned til under 270 kuldegrader.

Med den vil atomkjerner skytes mot hverandre med lysets hastighet, før de kolliderer med eksplosiv kraft. Dette er utstyr ikke en gang MacGyver kunne drømt om å bygge, selv ikke med fri tilgang på fyrstikker og binders.

Large Hadron Collider

Vi beveger oss til de kjente alpene, til Sveits. Like utenfor storbyen Genève finner vi CERN. Dette er verdens største senter for partikkel- og kjernefysikk.

På 1980-tallet satte forskerne sammen det som på den tiden var verdens største partikkelakselerator, kalt Large Electron-Positron Collider(LEP). Drøyt 10 år etter oppstarten ble den slått av og demontert.

LEP etterlot seg en 27 kilometer tunnel under bakken. Den skulle derimot ikke stå tom, CERN hadde andre planer. Mer eller mindre alt av gammelt utstyr ble røsket ut, for å gjøre plass til LHC - Large Hadron Collider.

Inne i LCH skytes to protonkjerner mot hverandre med tilnærmet lysets hastighet. Aldri før har mennesker skapt noe som kan sende en masse med så høy hastighet. Protonene blir sluppet løs inne i det 27 km lange røret i et par timer, mens ekstatiske forskere følger med.

LHCs lokasjon under bakken.
(Bilde: CERN)
LHCs lokasjon under bakken.
(Bilde: CERN)

Rundt i banen er det fire punkter som tvinger protonene til å møtes. Ved de fire punktene er det montert massive sensorer som skal fange opp hvert minste fnugg av energi som kommer ut når protonene kolliderer. Og kollisjoner er det nok å ta av, faktisk 1 milliard i sekundet.

Norge er med

Siden målet med LHC er å få svar på hittil ubesvarte spørsmål, vet faktisk ikke forskerne nøyaktig hva som kommer ut når partiklene kolliderer. De har derfor konstruert to maskiner som fanger opp et bredt spektrum av stråling som skal analysere dette noe man ikke aner hva er. En av disse partikkeldetektorene heter ATLAS.

Simulert partikkelkolisjon i ATLAS. Bilde: www.nwo.nl
Simulert partikkelkollisjon i ATLAS.
Bilde: www.nwo.nl

Den 46 meter lange, og 25 meter brede enheten har 7000 tonn tettpakket elektronikk. Nordmannen Steinar Stapnes er nestleder for ATLAS-prosjektet. - En partikkeldetektor kan i prinsippet sammenlignes med et digitalkamera. Men vårt kamera har 100 millioner bildesensorer, og kan ta 40 millioner bilder per sekund forteller han til Forskning.no.

Han er bare en av totalt 2000 forskere fra hele 35 land. Ett av disse landene er Norge, og når LHC startes opp vil deler av rådataene lagres i både Oslo og Bergen.

Nøyaktighet

Så hva skal til for å konstruere et slikt teknologisk vidunder? For det første trenger du en solid stabel med penger. De materielle kostnadene for ATLAS alene kommer på over 3 milliarder kroner, og da er ikke arbeidstimene til alle forskerne tatt med.

Men, penger er ikke alt. Du trenger også et team bestående av verdens smarteste og mest nøyaktige fysikere. Protonene som skytes rundt i det 27 km lange røret passerer sensorene innenfor en sirkel som ikke er større enn et hårstrå.

Hovmod står for fall

Tidlig på 40-tallet satt Emil Konopinski i en bunker i New Mexico. I forbindelse med utviklingen av den første atombomben, fryktet man fatale kjederedaksjoner. Konopinskis jobb var å finne ut om en detonasjon ville føre til at alt oksygenet i atmosfæren ville ta fyr, noe som i sin tur vil utslette alt liv på jorden. Heldigvis var dette kun en teori han med trygghet kunne avfeie. Allikevel er det alltid en viss risiko når man presser grensene for vår viten.

De mest hardhudede kritikerne hevder at LHC vil skape sorte hull som vil spise opp ikke bare detektoren, men også hele kloden og i verste fall, hele solsystemet. CERN benekter ikke at slike sorte hull kan oppstå, men de mener hullene i så fall vil forsvinne like fort som de dukket opp.

Paradigmeskifte

Et at de større spørsmålene forskerne stiller seg før LHC startes opp, er hvor atomene får sin masse fra. Den eneste partikkelen i partikkelfysikkens standardmodell som ennå ikke er oppdaget, er Higgs boson, og det er nettopp der forskerne tror svaret ligger.

LHC er den eneste maskinen som kan produsere nok energi til at man potensielt kan oppdage disse bosonene. Foreløpig kan de bare vente på at LCH skal bli ferdig, for man leter etter den berømmelige nålen i høystakken.

En ting er i hvert fall sikkert, og det er at forsøkene som i de neste tiårene vil bli utført i CERN, er innledningen til en radikal ny måte for hvordan mennesket tenker innenfor partikkelfysikkens verden. Det koster mye penger, men uten å presse grenser hadde vi ikke befunnet oss på det teknologiske punktet vi er i dag. Kanskje svar fra LHC lar oss konstruere mer miljøvennlige biler, eller lar oss finne en enkel og rimelig metode for å bringe vann til katastrofeområder?

Vi får bare vente i spenning, og se hva som kommer ut...

Oppdatering: Her er en morsom musikkvideo som forklarer prosjektet.

(Kilder: Wikipedia 1, Wikipedia 2, Forskning.no )

Kommentarer (26)

Norges beste mobilabonnement

Mars 2017

Kåret av Tek-redaksjonen

Jeg bruker lite data:

Komplett MiniFlex 1GB


Jeg bruker middels mye data:

Telio FriBruk 5GB+EU


Jeg bruker mye data:

Komplett MaxiFlex 10GB


Jeg er superbruker:

Komplett MegaFlex 30GB


Finn billigste abonnement i vår mobilkalkulator

Forsiden akkurat nå

Til toppen