Hypotetisk partikkelkalender: 1. desember – Higgsbosonet

Hvilke partikler finnes i naturen? Vi vet om en hel del – men vi vet også at det må være flere igjen å finne. [Bilde: http://www.particlezoo.net]

Higgsbosonet – verdens mest ettersøkte partikkel

Velkommen til kollokviums adventskalender for 2012. Hver dag frem til jul vil vi her presentere en ny hypotetisk partikkel – en partikkel som kanskje finnes, kanskje ikke. For selv om dagens forståelse av naturens minste byggestener er god, så vet alle at den ikke er fullstendig. Vi har ikke funnet mørk materie. Vi har ingen kvanteteori – og dermed heller ingen partikkel – for tyngdekraften. Og hvem sier at de partiklene vi kaller «elementære» – udelelige – i dag faktisk er det?

For å korte ventetiden til jul gir kollokvium deg derfor en liten guide til morgendagens mulige oppdagelser. For hvis det er en ting fysikere er gode til, så er det å finne på revolusjonerende ting de selv senere kan gå ut og kanskje finne…

Helt siden tidlig på 1900-tallet har fysikeres svar på grunnleggende problemer med forståelsen vår av naturen vært å finne opp nye partikler. Overraskende ofte har det også vist seg at disse nye, hypotetiske partiklene hadde noe for seg, og senere ble oppdaget.

Brevet der Wolfang Pauli foreslår nøytrinoet. Klikk på det for å lese mer om dette.

Et velkjent eksempel er fysikeren Wolfgang Paulis forslag til løsning på et kjent problem i 1930. Når atomer sendte ut betastråling, en type radioaktiv prosess, så kunne man måle hvor mye energi strålingen – som egentlig er elektroner – tar med seg, og hvor mye energi atomet satt igjen med. Det stemte ikke. Energi så ut til å bli borte i reaksjonen, og dette var i såfall et brudd på fysikkens aller, aller kjæreste naturlov: Energi kan ikke forsvinne eller dukke opp, bare gå over fra en form til en annen. Hvor ble det av den manglende energien?

Paulis hypotese var at det fløy av sted en partikkel i tillegg til elektronet – en som var så og si umulig å oppdage. Dette var heller ikke veldig stuerent for en fysiker å foreslå, siden vitenskapelige teorier må være testbare, men det var tross alt bedre enn å bryte energibevaring mente han.

Han hadde rett. Partikkelen ble senere kalt nøytrinoet, og er både oppdaget, forstått og mye brukt i moderne forskning på naturens dypeste hemmeligheter. Les mer om det ikke lenger hypotetiske nøytrinoet her.

Denne adventskalenderen skal handle om partikler som er hypotetiske i 2012 – partikler som er foreslått for å løse et problem, slik Pauli gjorde i 1930, men som enda ikke er oppdaget. Vi vil strekke «partikkel»begrepet litt siden fysikere også bruker det på mange ulike måter, men felles for alle vil være at de er mulige å oppdage for morgendagens (eller kanskje dagens?) fysikere.

La oss begynne. Bak luken 1. desember finner vi:

Higgsbosonet

Hva? Ble ikke Higgsbosonet akkurat oppdaget da, av forskere på CERN-eksperimentene ATLAS og CMS, etter femti år med arbeid? Har ikke blant annet kollokvium skrevet mye om dette i sommer og høst?

Peter Higgs – en av teoretikerne bak ideen om Higgsbosonet. Er partikkelen han var med på å forutsi endelig oppdaget, 50 år senere? (Foto: Claudia Marcelloni, CERN)

Nei og jo. ATLAS og CMS har oppdaget Noe, dette Noe er utvilsomt en ny partikkel, og dette Noe ser enn så lenge ut til å oppføre seg som Higgsbosonet, men partikkelfysikere er krevende vesener. De har veldig strenge krav hvis noe skal kunne kalles en sikker oppdagelse av en ny partikkel. Dette vil vi se igjen i andre hypotetiske partikler også. Det blir som når du lenge, lenge har ønsket deg akkurat den leken til jul, og så får du endelig noe som ligner veldig. Er det virkelig den? Du vil at den skal være akkurat som den du ville ha. Partikkelfysikere har fått en ny leke til jul, men er det akkurat den?

Hva er Higgs-bosonet? Det kan du lese mer om her.

Hva skjedde i sommer, og hva betyr det for vitenskapen? Les mer her.

Siden i sommer har CERN-eksperimentene rapportert flere resultater, og bildet av partikkelen de har funnet er blitt klarere. Den kvakker som Higgsbosonet. Den lukter som Higgsbosonet. Den henfaller til og med til andre partikler som Higgsbosonet – sånn omtrent. Men fortsatt er det ikke helt nok. Les mer her, i en utmerket artikkel fra Scientific American, gjengitt hos Nature.

Higgsbosonet har nå vært en hypotetisk partikkel siden 1964, men vil antakelig ikke være det stort lenger. Denne gangen stemte – antakeligvis – teorien, og oppdagelsen var egentlig ikke så uventet. I morgen skal vi se på noe vi også forventer, men som vi ikke har peiling på om vi noen gang kommer til å finne…

Legg igjen en kommentar

Fyll inn i feltene under, eller klikk på et ikon for å logge inn:

WordPress.com-logo

Du kommenterer med bruk av din WordPress.com konto. Logg ut / Endre )

Twitter picture

Du kommenterer med bruk av din Twitter konto. Logg ut / Endre )

Facebookbilde

Du kommenterer med bruk av din Facebook konto. Logg ut / Endre )

Google+ photo

Du kommenterer med bruk av din Google+ konto. Logg ut / Endre )

Kobler til %s