Hypotetisk partikkelkalender: 22. desember – Subkvarken

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]

Subkvarken – det som er inni en kvark?

Vi vet i dag omtrent hvilke partikler naturen består av. Samtidig er det mange mysterier igjen å forstå, og flere av dem antyder at det finnes enda flere partikler der ute enn de vi har oppdaget hittil. Men hvilke? Hva slags egenskaper må de ha, hvordan kan de lages, og ikke minst hvordan kan de eventuelt oppdages? I den stille adventstid gir kollokvium deg en hypotetisk partikkel hver dag, og ser fremover mot de store oppdagelsene fysikere kan håpe å gjøre i årene som kommer.

Se på hånden din. Hvis du har fulgt med i timen vet du at den er satt sammen av celler – men med det blotte øyet kan du ikke avgjøre om det er sant eller ikke. Hvis du fulgte med enda litt lenger så vet du at cellene også er laget av atomer, og hvis du har fulgt med i denne kalenderen frem til nå så vet du dessuten at atomene er satt sammen av elementærpartikler. Kvarker og leptoner og sånt.

Hvordan vet vi dette?

Jo, vi har i en årrekke laget bedre og bedre mikroskop som kan fortelle oss det. De enkleste, de som lar oss se cellene, er i dag så billige at de kan kjøpes i en leketøysbutikk. De som lar oss se atomer er litt dyrere, men finnes f.eks. ved flere norske universiteter. De som kan «se» kvarkene er det færre av. De heter LHC, TeVatron og sånne ting.

Det som til enhver tid er «elementært» er altså det vi til enhver tid har utstyr godt nok til å se.

Men hvordan vet vi at det ikke er noe mer inni kvarkene, for eksempel?

Liste over artikler der eksperimenter har lett etter noe inni kvarker eller leptoner. Ikke så rent få... Alle resultatløse - enn så lenge? (Fra Particle Data Group, 2012)

Liste over artikler der eksperimenter har lett etter noe inni kvarker eller leptoner. Ikke så rent få… Alle resultatløse – enn så lenge? (Fra Particle Data Group, 2012)

Det vet vi så klart ikke. Det er ingenting i veien for at det kan finnes et lag til – annet enn at vi ikke har sett noe tegn til det enda, til tross for leting. Dermed kan vi snu på flisa, og bruke det at vi ikke har sett noe til å sette grenser for hvor stort (evt. bittelite) det som er inni kvarkene kan være.

Når moderne fysikk sjekker om ting har mindre biter eller ikke så er teknikken både fancy og primitiv på en gang. Det er fancy fordi det krever enorme maskiner og masse energi, og presisjon som kan sammenlignes med å skyte to knappenåler på hverandre fra hver sin side av Atlanterhavet. Primitivt fordi det vi gjør egentlig bare er å regne ut på forhånd hva eksperimentet bør resultere i hvis partiklene bare er punkter – altså ikke har noen størrelse – og så se etter avvik fra dette. Jo høyere energi vi har jo større er sjansen for å se slike avvik, for mer energi betyr at partiklene kommer tettere på hverandre. Tenk på det som å smelle sammen to isklumper. Gjør du det svakt skjer ingenting, tar du litt mer i knuser de og du får små isbiter i steden. Tar du veldig, veldig hardt i så gjør kollisjonen isen så varm at den smelter, og du får vann…

Fysikere har så klart vært konkrete og laget seg mulige partikler her også. Som samlebetegnelse kalles de gjerne preoner, spesielt hvis det er en type partikkel som er bestanddel i både kvarker og leptoner, og særlig på 1980-tallet var det mye fart på letingen etter dem. Etter det stilnet det, ettersom det ble klart at ingen så noen som helst tegn til dem. I dag er de nok mest populære blant dem som har lest litt om partikkelfysikk og så plutselig mener de sitter med løsningen på alle problemene som måtte finnes. Subkvarken – eller X-partikkelen som den som regel da kalles, hvor X er første bokstav i etternavnet til den som fant på teorien – har blitt en slags mirakelpartikkel. Man tar feier rett og slett problemene under et teppe og sier at «det finner nok sin løsning når vi bare finner neste nivå av partikler»…

Per i dag har vi ikke sett noen som helst tegn til at kvarkene har noen substruktur. De er – såvidt vi har kunnet avgjøre med LHC, som leder an i kappløpet – punkter uten størrelse. Likevel har de en masse, elektrisk ladning, sterk fargeladning, o.s.v. Det virker kanskje opplagt at noe som har slike egenskaper må bestå av noe. Problemet da er at vi i såfall bare overfører egenskapene til neste nivå, og har igjen feiet problemet under teppet. Hvor stanser det? Kanskje kvarkene faktisk er det minste?

Igjen må tiden få vise. Naturen vet tross alt best selv. Subkvarken letes etter på CERN og andre steder, men ikke hold pusten…

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