Hypotetisk partikkelkalender: 24. desember – Standardmodellen for partikkelfysikk

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]

Standardmodellen for partikkelfysikk – vet vi egentlig det vi «vet»?

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.

Den hypotetiske partikkelkalenderen er kommet til veis ende. Bare siste luke – julaften – gjenstår. Hvordan avslutter man en slik kavalkade av sprø, sprøere, hei-det-der-var-jo-nesten-fornuftig ideer?

Det er fristende å dra til med noe ekstremt. Hva med dilatonet, som er en konsekvens av Kaluza-Klein-teori for kompaktifisering av ekstra dimensjoner og som dukker naturlig opp i 10-dimensjonal superstrengteori? Eller inflatonet, som er den hypotetiske partikkelen bak universets vanvittige ekspansjon når det var 0.0000000000000000000000000000000001 sekunder gammelt?

Men nei. Julen er en tid for refleksjon og ettertanke. Akkurat som det er litt godt å gå tilbake til brød med leverpostei etter de fete julemiddagene så er det på sin plass å komme tilbake til det ordinære etter en slik fråtsing i det virtuelle. Dette, for eksempel:

Standardmodellen for partikkelfysikk. Antipartiklene var ikke til stede da bildet ble tatt.

Standardmodellen for partikkelfysikk. Antipartiklene var ikke til stede da bildet ble tatt.

Den gode, gamle standardmodellen for partikkelfysikk. Den kjente fysikken som har ligget som grunnmur for alle de forslagene til utvidelser vi har diskutert de siste ukene? Bortsett fra Higgspartikkelen, som vi tok for oss allerede 1. desember, er vel ingenting her hypotetisk?

Jo og nei.

Standardmodellen er godt etablert – omtrent så godt etabler som det går an innen forskerkretser. Men samtidig så hviler den på en del grunnpilarer av tolkning. En av dem er selve partikkelbegrepet. Har du noen gang sett en «partikkel»? Det har ingen andre heller. Vi vet godt at bildet av små, runde biljardkuler som klinker mot hverandre er klin gæærnt. Det vi kaller «partikler» er en slags merkelig kvantemekanisk skapning som er en blanding av en partikkel i klassisk forstand og en bølge. Og hvis vi tar det et hakk videre så sier egentlig ikke standardmodellen noe som helst om partikler. Den beskriver teoretiske felt – allestedsnedværende ting som mest av alt minner om «the force» fra Star Wars – og «partiklene» er det som kommer når feltet rister litt på seg.

Eksperimenter viser at naturen ser ut til å være satt sammen av små ting som av og til har partikkel-aktige egenskaper. Ved å anta at det er sånn og deretter regne litt så har vi klart å forutsi resultatet av eksperimenter. Ved å prøve og feile og så gjenta denne typen prosess har vi i løpet av hundre år bygget det rammeverket som er standardmodellen for partikkelfysikk. Den er flott, den er fin, den beskriver så godt som ALT vi kan gjøre av partikkeleksperimenter i dag.

Er partiklene i standardmodellen hypotetiske? Nei da. De er godt etablerte. Vi vet at det finnes noe som vi kan kalle et elektron, som er noe annet enn det vi kaller en opp-kvark, og så videre. Men samtidig: Ja. Partikkelbegrepet er hypotetisk i seg selv. Kanskje vi en dag finner en beskrivelse av disse tingene – de som vi i dag kaller elektroner, opp-kvarker og så videre – som noe annet enn «partikler». De vil fortsatt være der, men forståelsen vår kan bli dypere. Da snakker vi paradigmeskifte.

Der har du noe å grunne på i de stille romjulsdagene. Lykke til 😉

Med det runder kollokviums hypotetiske partikkelkalender av. Jeg takker for følget til alle som har lest seg helt frem hit, og jeg takker for alle de positive kommentarene jeg har fått under veis. God jul, og velkommen tilbake til kollokvium for mer forskningsnytt of formidling i ukene og månedene som kommer.

4 comments

  1. Leif Lund (@Latmann) · desember 24, 2012

    Fin avslutning! Det er som å kartlegge en by i tåka ved hjelp av artilleri: Vi skyter granater og tegner opp hus og gater etter lyden av sammenrasing. Ingen har noen gang observert partikler som i fred og ro driver med sitt: å være vår virkelighet. Tusen takk for en spennende julekalender.

  2. Jørgen Eriksson Midtbø · desember 24, 2012

    Tusen takk for en vanvittig bra kalender! Det har vært en fryd å starte dagen med en hypotetisk partikkel hver dag gjennom eksamensperioden. Jeg er styrket i trua på at det er partikkelfysiker jeg skal bli.

  3. Hans Rogn-Sørensen · desember 24, 2012

    Tusen takk for en flott artikkelserie. Lærerik, morsom, forunderlig og spennende.

  4. Carbomontanus · desember 28, 2012

    Tja….
    Samset, vi Kjemikere har det periodiske system. Det gir vi oss ikke til å bestride. Og nå forklarer Samset at «Standardmodellen» er noe mindre enn det, men nærmest opplest og vedtatt og ikke særlig vettugt å bestride det heller.

    Vi kan da se litt på det periodiske systems historie. Først var det John Dalton og så kom en som het Mendeljeff og så er det kommet på plass. Svenskene har vært særlig gode med alle de «sjeldne jordartene» fra Ytterby. Og Aluminium er blitt flyttet tversover hele feltet over på den andre siden. Det er rimelig og deilig, for slik ser metallene mer likedan ut også. Og med det skjemaet har man kunnet postulere grunnstoffer som skal være der teoretisk i prinsippet, men som ikke er oppdaget enda, og peke på hvordan man da skal lete. Hvilket ligner meget historien til de subatomære partikler. Så her bør vi sammenligne historiene.

    Men hva man skal vite hele tiden er at det er ingen LEGO eller et mekanisk glassperlespill. Og man finner konsekvent rariteter og avvik i detaljene om man bare ser nærmere etter. Det er stadig overraskelser i reagensglasset. Ting vi bare må ta AD NOTAM og sikre at det kan repeteres, at det er gjørbart og kan redegjøres for så det er å lite på. Men da kan en sannelig lure om det er noe «dypere» som er i sving. «Kjernespinnresonans..» og sånne ting, så ikke alt er forklarlig bare ved atomnummer og en elektronteori.

    Det er som på kjøkkenet det Samsett, svidde kaker og karameller,.. det kan gå skeis….Men som regel kan en skylle seg sjøl, men da kommer vi inn på det antropologiske og erkjennelses- teoretiske. Og hvorvidt det er en velformet formel i fysikken.

    Det er skjedd mye i kjemien i løpet av min levetid og det er blitt bedre må jeg si. Såsent som 1910 forfattet Professor Hiortdahl at i forbindelsen NH4Cl så er Nitrogenet 5- verdig. Allerede Ellen Gleditsch som fikk å redigere boka etter hans død, skrev i forordet at her må mye revideres og skrives helt om igjen.

    Idag er vi glad for salt og joneteorien og red ox og syre base, og Linus Pauling som avslørte mye av vannets hemmeligheter. Så vi jonglerer mye friere og kanskje mer saklig med formlene, og det stemmer adskillig bedre med hva vi faktisk ser i reagensglasset, for det må være et hoved- krav.

    I forigårs på Stefanusdagen dro det seg spontant til med snømann og snø- løkter. Det er svært viktig for det er der at fysikken må grunnlegges, akkurat som Landbrukshøyskolen må grunnlegges i grisebingen. Fysikken må ikke grunnlegges i virtual reality men i snø- løkta.

    For ellers så bestrider man gjenskinnet og plancstrålingen og van der Waalskreftene og smelte- entropien og utvidelseskoeffisienten og krympningsmonnet og tyngdefeltet og nanopartiklene og sola og svarte natta og forskjellen på temperatur og varme og alt sammen.

    Høsten 2010 tok jeg opp John William Herschels «Cyanotypie» (eller blåkopi på Norsk) for å kontrollere Svensmark- hypene til den galaktiske stråling sett i forhold til hva vanlig dagslys kan ha å si for den atmosfæriske kjemi, Og la an til å gjenta Bequerels forsøk heller med Herschels fotografiske metode, som skiller adskillig bedre docimetrisk på kortbølget lys.

    Resultatene ble med enkleste midler ganske entydige. Svensmark rett i dass. Hva vi heller har å drøfte og ta ansvar for er sånt som fotokjemisk smog og det er gitt allerede i folkeskoleboka i kjemi. Blykammermetoden for Svovelsyre og Birkelandmetoden for Salpetersyre samt Ozon. Og kalkammonsalpeter.

    Men ved å søke kildene må jeg si for det første at Herschel komponerte imponerende dyktig ,med datidens kjemikalier og innsikt, og jeg finner storartede og viktige ting ved å gjøre det helt på ny med nye premisser og midler og kjemikalier, ting som ikke står i bøkene og hvor Wikipedia må rettes. Og man slår CERN rett ut allerede i Reagensglasset og i skinn av et stearinlys og i grålysninga. Med John William Herschels metode.

    E= h.ny, derfor kommer lysets arbeids- spenning som U = (h . C) / (e . lambda.)

    Jeg fant ca 31 volt ved 400 Nanometer, og 31 volt stikker og krafser hvasomhelst unntagen N:::N hvor Birkeland måtte til med høyere spenning.

    Og et annet svært spennende skoleforsøk sto i boka. Man bobler SO2 gjennom tynn H2O- løsning og prøver med et lakmuspapir. SO2 vil følgelig da ete ozon og danne svovelsur nedbør. Og solstikken lager ozon. Den er skarp nok. N2O vil rives opp til «NOx» som eter ozon. men som brukes i blykammermetoden så inni der er det også svovelsur nedbør.

    Konklusjon: Vi trenger ikke svensmarkstrålingen i det hele tatt, det er bare å fyre med køl for åpen skorstein så får vi nok svovelsur nedbør.

    Så vet vi det.

    Ozon eter gummikorker ifølge boka. Men interessant nok ikke glassvarer som er smeltet sammen med parafinvoks. (tenk det, det angriper R-C=C-R bindinger og danner meget eksplosive og illeluktende stoffer, men angriper ikke lys parafinvoks. Men CH4 ser ut til å angripes av solstikken.)

    Slike gamle kunnskaper kan enkelt bygges sammen så vi kan få kontrollert klimadisputtantene. Det er min måte, for sånne ting har ikke klimadisputtantene peiling på.

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