Artikkel

Rundtur i fysikkens mekka

Lyssatt Cern-globe
Landemerke: The Globe of Science and Innovation står utenfor porten til Cern, og er blitt et symbol på organisasjonen. Bygningen huser utstillinger og arrangementer for publikum. Foto: Svein Utigard.

Rundtur i fysikkens mekka

Cern, en superkjendis i vitenskapsverdenen, har råderett over et eget område på grensen mellom Sveits og Frankrike og har observatørstatus i FN. Verdens vitenjournalister og –bloggere følger organisasjonen med argusøyne, og fysikkstudenter får stjerner i øynene her.

Hvis du har et ærend på Cern over flere dager, er sjansen stor for at du bor på organisasjonens eget hotell. Da starter dagen med en rusletur over til den største kantina, Restaurant 1, eller «R1», for frokost. Er du heldig med været, kan du se Mont Blanc i det fjerne.

Til tross for at en masse av teknologien vi bruker til daglig, som world wide web, er utviklet på Cern, er det fremdeles sveitsiske franc, i kontanter, som gjelder i kantina.

En kaffe i året

Jeg går for en kontinental frokostvariant: Kaffe og croissant. Cerns påtroppende toppsjef, italieneren Fabiola Gianotti, regner forøvrig organisasjonens budsjett på 9,6 milliarder kroner i kaffe:

"Det tilsvarer en cappuccino i året per européer", sier hun.

Norge, som et av 21 medlemsland i Cern, betaler 2,8 prosent av utgiftene. Med dårlig kronekurs blir det riktignok en dyr og snobbete kaffe til 52 kroner per nordmann. Men god kaffe, og god fysikk, er det jo verdt å betale litt for.

Medlemmene i Cern er europeiske land pluss Israel, men mange andre nasjonaliteter deltar i forskningen: Cerns laboratorier brukes av mer enn 10.000 forskere fra universiteter og forskningsinstitusjoner i mer enn 100 land.

Selv er jeg på besøk for å delta på et møte, men først skal jeg treffe noen av UiO-fysikerne som bruker laboratoriene.

Mitt første stopp er kontrollrommet til Alice-eksperimentet, der Matthias Richter er på vakt. Da må jeg ut fra Cern-området og et stykke inn i Frankrike. Alice er ett av fire store eksperimenter som ligger langs den 27 kilometer lange LHC-ringen (Large Hadron Collider). To av dem ligger i Sveits, de andre altså i Frankrike.

Drosjesjåføren, en jovial sveitser, vet ikke hvor «point 2 på LHC», som jeg oppgir som adresse, er, men får veibeskrivelse fra folk i Cern-resepsjonen. En god stund senere, og et godt stykke oppover mot Jura-fjellene, har jeg også lært det «alle» på Cern vet: En tar ikke sveitsisk drosje når en skal til Frankrike.

Tilbake til big bang

Matthias Richter i kontrollrommet til Alice-eksperimentet
Matthias Richter i kontrollrommet til Alice-eksperimentet. Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

Omsider når vi fram til Matthias i kontrollrommet til Alice. Selve eksperimentet ligger langt under føttene våre: Hele partikkelakseleratoren LHC og de fire eksperimentene ligger rundt 100 meter under jordoverflata.

Matthias Richter er opprinnelig fra Tyskland, har en doktorgrad fra Bergen og jobber nå for UiO og Cern, med å utvikle programvare for håntering av store datamengder ogdataanalyse i Alice-eksperimentet.

I dag og fem dager til har han skift i kontrollrommet.

– Alle deltakerinstitusjonene deler på vaktene, forteller Richter.

Akkurat når jeg er på besøk har LHC sluttet å kollidere protoner. I 14 dager er det maskinvedlikehold på akseleratoren, før den mates med bly-kjerner.

Slike kollisjoner mellom tunge atomkjerner, bly mot bly, er Alice-eksperimentet spesialkonstruert for. Blykjernene består av protoner og nøytroner holdt sammen av sterk vekselvirkning gjennom «limpartiklene» gluoner.

Når to blykjerner braker sammen i LHC-fart blir temperaturen så høy at kjernene «smelter» til en flytende suppe av frie partikler – et kvarkgluon-plasma. Et mikrosekund etter big bang var i følge teorien all materie i universet i denne tilstanden.

Rart å tenke på, egentlig, at vi har kunnskap om universet da det bare var en milliontedels sekund gammelt.

P'en i PET

Kyrre Ness Sjøbæk viser rundt på Clic
Kyrre Ness Sjøbæk viser rundt på Clic, Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

Fint med gode kolleger: Kyrre Ness Sjøbæk er en engel og henter meg ved Alice. På vei tilbake til Cern forteller han om doktorgraden sin, en del av Clic-studien.

Clic er en mulig, framtidig akselerator for å kollidere elektroner med antipartikkelen positroner. Positroner er P’en i Pet-skanning, som brukes blant annet i kreftdiagnostisering. En av mange teknologier vi kan takke grunnleggende fysikkforskning for.

Om Clic blir bygget avhenger blant annet av hva slags resultater vi får fra LHC i årene som kommer. Uansett ligger en eventuell bygging flere tiår fram i tid.

Det er ikke Kyrre spesielt lei seg for.

– Vi har spennende resultater, og dessuten tas teknologien vi har utviklet i bruk allerede nå, sier Kyrre.

Han forteller at de stadig har hatt besøk fra folk som bygger protonterapisentre. Protonterapi er strålebehandling av kreft med protoner istedenfor fotoner. Terapiformen er tatt i bruk i de fleste europeiske land, men foreløpig ikke i Norge.

Lunsjen denne dagen spiser vi i Restaurant 2, som har nydelig utsikt over vinmarkene opp mot Jura-fjellene. Til lunsj møter vi også tidligere kollega Yngve Levinsen, som er foreløpig eneste norske ansatte ved ESS, et stort europeisk forskningssenter under oppbygging ved Lund i Sverige.

Selv om Kyrres doktorgrad ikke er helt ferdig, har han begynt i en ny jobb for Cern, med oppgradering av LHC.

Turbo-LHC

Hvis du har fulgt med på nyheter fra LHC vet du kanskje at maskinen tidligere i år startet på sin «sesong 2» med høyere energi enn tidligere. Høydepunktet i sesong 1 var oppdagelsen av Higgspartikkelen.

Når LHC kolliderer partikler med høyere energi betyr det at den kan produsere tyngre partikler enn før. Men det er også en annen faktor som er avgjørende for hva vi kan oppdage, nemlig hvor ofte maskinen klarer å kollidere partikler.

Luminositet er et mål på hvor effektiv en partikkelakselerator er til å skape kollisjoner. Oppgraderingen av LHC har derfor fått navnet High Luminosity LHC, HL-LHC eller HiLumi. Intet vitenskapelig prosjekt uten en artig forkortelse.

Per i dag produserer LHC rundt 600 millioner protonkollisjoner i sekundet, den takten skal minst femdobles.

En Higgspartikkel, for eksempel, lages omtrent en gang per 1 milliard kollisjoner, eller hvert 17. sekund. Etter oppgradering i 2025 vil HL-LHC produsere 15 millioner Higgspartikler i året, sammenliknet med 1,2 millioner som ble laget i 2011-2012.

Så kan en jo lure på hva de skal med alle Higgspartiklene?

– For å gjøre detaljerte målinger av Higgspartikkelen trenger en mye data, forteller Kyrre Ness Sjøbæk.

– Og mange av de andre prosessene vi er interessert i er mye, mye sjeldnere enn produksjon av Higgspartikler.

Skal LHC finne svar på for eksempel hva den mørke materien består av trengs både høy energi i kollisjonene og ikke minst mange partikkelkollisjoner.

Plasmasurfing

Cern har også flere prosjekter for som vurderer framtidige akseleratorer etter at LHC har gjort jobben sin. Nevnte Clic er ett av prosjektene, Awake et annet.

Veronica K. Berglyd Olsen på kontoret på Cern
Veronica K. Berglyd Olsen på Awakes kontorer på Cern, Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

Veronica K. Berglyd Olsen tar doktorgrad i Awake-prosjektet. Når vi besøker Cern er hun på et to-måneders opphold. -Men til påske har jeg tenkt å flytte hit for et år, forteller hun.

I de akseleratorene vi bruker i dag, både verdens største partikkelakselerator LHC og strålebehandlingsmaskiner på sykehus, er det vekselstrøm som får fart på partiklene.

I Awake-prosjektet skal forskerne bruke plasma til å akselerere partikler. I prinsippet kan det gi en mer effektiv og billigere akselerator. Men det er mye igjen å finne ut av før vi vet om teknologien er brukbar.

– Vi er i første omgang opptatt av å finne ut om det virker, sier hun.

Les mer

Om ESS i Apollon-artikkelen Knuser atomer for å designe fremtidens legemidler og solceller

Om akseleratorteknologi i Erik Adlis artikkel i Aftenposten

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

Verdens raskeste katode består av amorft litiumjernfosfat

Snart kan du starte bilen med strøm fra mobilen

Om noen år har vi fått batterier som har lengre levetid, koster mindre, lades fortere og er både små og bøyelige. Dessuten vil mobilbatteriet være sterkt nok til å funke som "startkabler" til bilen. – Men da får du kanskje ikke ringt etterpå, sier professor Ola Nilsen. 

Hilde Barsett, Giang Thanh Thi Ho og Helle Wangensteen

– Svarthyll kan motvirke diabetes

– Resultatene er svært lovende og tyder på at denne gamle urtemedisinen virkelig har noe for seg, sier førsteamanuensis Giang Thanh Thi Ho ved Farmasøytisk institutt.