Kontakt os direkte og få personlig rådgivning

Tlf.: +45 3336 4920
Mail: mf@mmf.dkFind svar på spørgsmål

Det hele begynder med partikler

CERN er verdens førende forskningscenter for partikelfysik, men har derudover leveret flere banebrydende teknologier, heriblandt touchscreens, World Wide Web og medicinske scannere.

Midt i Europa – nærmere bestemt Geneve i Schweiz – ligger verdens førende forskningscenter for partikelfysik – CERN. Her arbejder fysikere hver dag på at opklare nogle af naturlovenes mest grundlæggende principper, som blev skabt med udgangspunkt i Big Bang – for 13,8 milliarder år siden. CERN selv har også udgangspunkt i et stort brag: 2. verdenskrig.

Efter krigen stod europæisk grundforskning foran en regulær genopbygning – lige som store dele af kontinentet i øvrigt. Før krigen havde europæiske fysikere været verdens førende, og nu skulle man prøve at genskabe tidligere storhed fra noget nær en ruinhob.

En gruppe førende europæiske fysikere, heriblandt danske Niels Bohr, satte sig sammen for at skabe en ny start for europæisk kernefysik. Det blev begyndelsen på CERN – en forkortelse for Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire – som skulle være det nye fælleseuropæiske forskningscenter for kernefysik.

»I mellemkrigstiden var Europa førende inden for fysikken, og efter 2. verdenskrig var der et stort ønske om at genopbygge europæisk forskning i kerne- og partikelfysik. På den måde var CERN oprindelig et freds- og forsoningsprojekt, hvor man på tværs af de tidligere krigsførende lande fandt sammen om at genrejse europæisk forskning,« fortæller Lars Varming Jørgensen, fysiker ved CERN siden 2000.

Tilbage til Big Bang
29. september 1954 er CERN’s officielle fødselsdag. På det tidspunkt havde 12 europæiske lande underskrevet aftalen om CERN. Danmark var et af de lande, og indtil faciliteterne stod klar til brug ved Geneve befandt CERN’s teoriafdeling sig på Københavns Universitet. Den første sten til fundamentet blev lagt i juni 1955, og den første kerneaccelerator – den såkaldte Synchrocyclotron (SC) – stod klar til brug i 1957. Men hvad var og er det overordnede formål med eksperimenterne på CERN?

»Forskningen og eksperimenterne på CERN handler om at identificere de mindste byggesten i Universet – både partikler, subatomare partikler og elementarpartikler. Vores forskning handler populært sagt om at komme så tæt på Big Bang som muligt. Man kan ikke se Big Bang gennem et lysteleskop, fordi universet ikke var gennemsigtigt de første 400.000 år efter Big Bang. Dengang lå temperaturen over 1.000 Kelvin, hvor atomer ikke kan dannes. Ved temperaturer over 1.000 Kelvin er der kun frie partikler, og det betyder, at fotoner bliver opfanget af elektroner, og universet dermed ikke er gennemsigtigt. Derfor må vi bruge partikelacceleratorer som Large Hadron Collider – LHC – for at kunne observere de mindste partikler og deres interaktion lige efter Big Bang,« siger Lars Varming Jørgensen.

Kollisioner med protoner
De foretrukne partikler i CERN’s collidere er protoner, som er positivt ladede subatomare partikler, der findes i atomkernen i alle grundstoffer. Protoner består af tre kvarker, som er elementarpartikler. I LHC og de tilknyttede acceleratorer sendes protoner afsted mod hinanden for at skabe kollisioner, som skaber tilstande, der svarer til tiden umiddelbart efter Big Bang.

»Overordnet har CERN givet os en langt bedre forståelse af fundamental fysik, og hvordan Big Bang har givet struktur til Universet. Vi har fået en langt bedre forståelse af, hvilke partikler der findes, hvordan de vekselvirker og deres afledte kræfter. Vi vil gerne vide, hvorfor det er netop de partikler og kræfter, der findes i Universet og ikke andre,« siger Lars Varming Jørgensen.

De første acceleratorer på CERN var lineære, men for at skabe bedre vilkår for kollisioner mellem partikler og for at opnå endnu større energiniveauer var det nødvendigt at etablere ringformede acceleratorer.
Den første ringformede accelerator – Proton Synchrotronen fra 1959 – med 628 meter i omkreds kører stadig – omend efter forbedringer. Super Proton Synchrotron, der er syv kilometer i omkreds, stod klar i 1976. Men ringene bredte sig, og i 1988 færdiggjorde man udgravningen til den såkaldte LEP – Large Electron Positron Collider med en ring på 27 kilometer, som løber under både Schweiz og Frankrig.

Allerede i 1982 begyndte man at udtænke fremtidens store accelerator til protonkollisioner – Large Hadron Collider – som dog først stod klar til brug i 2009 – i den samme 27 kilometer tunnel, man oprindelig havde udgravet til LEP-collideren.

»En elektron-positron collider kaldes en præcisionsmaskine, hvor elektroner og positroner kolliderer. Men de rammer kun på én måde, fordi de er fundamentalpartikler uden indre struktur. Protoner derimod består af tre kvarker, som rammer på forskellig måde fra gang til gang. Derfor kalder man en proton collider for en ”discovery machine”, fordi man kan observere mange flere nye fænomener med det udgangspunkt, og man samtidig opererer i stort set hele energiområdet ved hver protonkollision,« siger Lars Varming Jørgensen.

Læs hele artiklen i Maskinmesteren nr. 01, 2020.

mandag den 03. februar

Relaterede artikler

  • Partikler kolliderer på Big Bang-fabrikken onsdag den 19. februar

    CERN er verdens førende forskningscenter for partikelfysik, som udfører eksperimenter, der genskaber tilstanden lige efter Universets ”fødsel” ved Big Bang for 13,8 milliarder år siden.

    Læs artiklen

OBS! MMF.dk benytter sig af cookies for at kunne virke optimalt. Klik "OK" for at acceptere.