Artikkel

Dette er fysikernes favorittpartikler

Atom
Vi har spurt fysikerne Anders Kvellestad, Heidi Sandaker, Erik Adli, Eli Bæverfjord Rye og Are Raklev: Hva er din favorittpartikkel? Illustrasjon: Sergey Nivens/Colourbox, foto: Eivind Torgersen/UiO

Dette er fysikernes favorittpartikler

Elementærpartiklene er de aller minste bestanddelene i universet, og det er de som holder det sammen. De har alle sin sjarm. Vi spurte fysikerne hvilken de liker best.

Sjarmkvark og særkvark, gluon og myon – for ikke å glemme Higgs-bosonet. De siste hundre årene har de tidligere elementærpartiklene protoner og nøytroner blitt delt opp i enda mindre elementærpartikler.

I tillegg finnes partikler som har andre funksjoner og egenskaper. Alt er samlet i det som kalles standardmodellen for partikkelfysikken.

Nylig var nesten 200 av landets fremste fysikere samlet til Fysikermøtet 2019. Vi spurte noen av dem hva som er deres favoritt blant elementærpartiklene.

Fysikere er nemlig også mennesker, med følelser og personlige preferanser. Og det er nok å velge i blant de 17 kjente elementærpartiklene, disse aller minste bestanddelene verden er satt sammen av.

Partiklene i standardmodellen
Oversikt over partiklene i standardmodellen. Illustrasjon: Haade/Wikimedia Commons

Higgs – den rareste og mest spesielle

– Min favorittelementærpartikkel er Higgs-bosonet, sier forsker Anders Kvellestad ved Imperial College i London og UiO.

– Det er på mange måter den rareste og mest spesielle partikkelen vi kjenner i standardmodellen. Det er også den siste vi oppdaget.

Forsker Anders Kvellestad
Forsker Anders Kvellestad. Foto: Eivind Torgersen/UiO Bruk bildet.

Det var først i 2012 at eksperimenter ved LHC-akseleratoren i Cern kunne påvise at den fantes. Det er derfor den eneste partikkelen Kvellestad har opplevd at ble oppdaget. Det er en opplevelse han husker.

– Og så er det en spesiell ting med Higgs-bosonet. Vi teoretikere forventet at den skulle være kjempetung, mye tyngre enn vi kunne oppdage, sier Kvellestad.

Men så viste det seg at den var ganske mye lettere enn de regnet med.

– Det er et av de store, uløste problemene i partikkelfysikken i dag som jeg er veldig opptatt av, sier han.

Kvarkene – veldig sosiale

– Mine favorittpartikler er kvarkene, sier professor Heidi Sandaker ved UiO.

Det finnes seks ulike kvarker: oppkvark, nedkvark, særkvark, sjarmkvark, bunnkvark og toppkvark.

– Jeg er veldig glad i kvarkene fordi de er byggesteiner i atomene og er en helt essensiell bestanddel av menneskene og av universet.

Professor Heidi Sandaker
Professor Heidi Sandaker. Foto: Eivind Torgersen/UiO Bruk bildet.

Der inne i atomkjernen holdes de sammen av den sterke kjernekraften. Det betyr ifølge Sandaker at de er veldig sosiale.

– De liker ikke å være for seg selv. Når vi ser dem i partikkelakseleratoren, ser vi gjerne en skur av dem.

De fleste elementærpartiklene har også det fysikerne kaller en antipartikkel, en søster eller bror som er identisk, men med helt motsatte ladninger.

– Kvarkene har en veldig spennende antipartikkel, antikvarkene, med flere interessante egenskaper, sier Sandaker.

– Antikvarken kan gi oss ny informasjon om universet og kanskje til og med brukes i medisinsk forskning senere.

Myon – den første utenfor materien

– Min favorittpartikkel, i hvert fall akkurat nå, det må være myonet, sier førsteamanuensis Erik Adli ved UiO.

– Myonet var den første partikkelen man oppdaget som man ikke trenger for å bygge opp det vi kaller vanlig materie.

På 1930-tallet var elektronet kjent, og man trodde protonet og nøytronet var de resterende elementærpartiklene verden var satt sammen av. I 1936 kom plutselig myonet på plass, men altså uten at det inngår i materie.

Førsteamanuensis Erik Adli
Førsteamanuensis Erik Adli. Foto: Eivind Torgersen/UiO Bruk bildet.

– I standardmodellen i dag har vi flere familier av partikler som vi egentlig ikke skjønner hvorfor må være der, sier Adli.

Han har også et håp om at myonet kan bidra til nye fremskritt i partikkelfysikken. Dagens eksperimenter foregår gjerne ved å kollidere protoner mot hverandre, eller kanskje elektroner mot positroner.

– Myoner er mye tyngre enn elektroner og positroner. Derfor tenker vi at vi kanskje kan bygge en myonkollisjonsmaskin.

Det er ikke lett.

– Men hvis vi kan få det til, vil vi få veldig høy kollisjonsenergi for elementærpartikler. Og da tror jeg det kan bli mye spennende fysikk i fremtiden, sier Adli.

Nøytrino – peker ut av standardmodellen

– Min favorittpartikkel er nøytrinoet, sier stipendiat Eli Bæverfjord Rye ved UiO.

– Det er spesielt på mange måter.

Stipendiat Eli Bæverfjord Rye
Stipendiat Eli Bæverfjord Rye. Foto: Eivind Torgersen/UiO Bruk bildet.

Det finnes tre varianter av dem som «speiler» elementærpartiklene elektron, myon og tau. Navnene er ikke så veldig spennende, de heter elektronnøytrino, myonnøytrino og taunøytrino.

– Nøytrinoet er kanskje den mest mystiske partikkelen i standardmodellen. I standardmodellen har den ingen masse, men vi vet at den ha en masse, sier Rye.

– Derfor er kanskje nøytrinoet det første tegnet vi har på en fysikk utenfor standardmodellen.

Det høres kanskje litt skummelt ut, men teorien forklarer foreløpig ikke absolutt alt. For eksempel er ikke gravitasjon inkludert i standardmodellen, skriver Fysisk institutt på sine nettsider.

Higgs igjen – så mye vi ikke vet

– Min favorittelementærpartikkel må være Higgs-bosonet, sier professor Are Raklev ved UiO.

– Det er fordi det er sentral for den modellen vi har av mikrokosmos, den såkalt standardmodellen. Og fordi det er så mye vi ikke vet om Higgs-bosonet.

Higgs-bosonet ble noe ufortjent omtalt med det dramatiske navnet «Guds partikkel» da den ble påvist i 2012. Folk fryktet sorte hull og verdens undergang. Og helt uskyldig er partikkelen kanskje ikke.

Professor Are Raklev
Professor Are Raklev. Foto: Eivind Torgersen/UiO Bruk bildet.

– For eksempel tror vi at det som kalles Higgs-potensialet, som er en del av hva Higgs-bosonet egentlig er, kan gjøre at universet er ustabilt slik at det en dag plutselig forsvinner.

– Det er en ganske dramatisk ting å tenke på, sier Raklev.

De hypotetiske elementærpartiklene

Professoren innrømmer at han liker en annen partikkel enda bedre. Men da er vi over i de hypotetiske partiklene, de som ennå ikke er påvist. Fysikerne kan altså ikke si med sikkerhet om de faktisk finnes.

– På et personlig nivå har jeg en partikkel jeg liker enda bedre enn Higgs-bosonet. Den heter gravitino og finnes i supersymmetriske modeller. Vi håper gravitinoet kan bidra til å forklare hva mørk materie er for noe, sier Raklev.

Anders Kvellestad har også sin egentlige favoritt blant de hypotetiske partiklene. Og også han finner den i supersymmetrien. Der finnes det som heter supersymmetriske partnerpartikler.

– En av disse partnerpartiklene er higgsinoet, den supersymmetriske partneren til Higgs-bosonet. I higgsinoet får jeg både Higgs-boson og supersymmetri, så det er min favorittpartikkel, sier Kvellestad.

Les mer på Titan.uio.no

Les også

A slow loris in sleeping posture

Dovenlorier avslører: Menneskets søvnrytme kan være mye eldre enn antatt

De javanesiske dovenloriene ser søte ut, med store øyne og silkemyk pels, men de har et giftig bitt. Men det er verken øynene eller bittet som gjør at de har fått hovedrollen i en ny vitenskapelig artikkel. Det er nemlig oppsiktsvekkende at de sover på samme måte som oss. Det tyder på at menneskets søvnrytme er mye eldre enn tidligere antatt, sier forsker Adriana Hernandez-Aguilar.