I denne episoden av Universitetsplassen podkast m?ter du fysikkprofessor Alex Read og Lillian Smestad som tok doktorgrad i Higgs-analyse da funnet av partikkelen ble offentliggjort. H?r hvilke kjente forskere som tapte veddem?l om Higgsbosonet og hvordan den fikk kallenavnet ?Guds partikkel?.
Higgs 10 ?r: – Det var rockekonsertstemning
St?ende applaus og gr?tende forskere er ikke dagligdags, men denne julidagen i Sveits for 10 ?r siden var en spesiell dag for mange, ogs? professor Alex Read ved Universitetet i Oslo.
Det store auditoriet p? forskningssenteret CERN var fylt til randen. K?en av folk som ville inn hadde begynt ? danne seg allerede kvelden f?r.
– Jeg var heldig og hadde reservert plass, forteller Read.
?Det som er litt krevende med klimaproblemet sammenliknet med andre milj?problemer, er at det ikke er mulig ? peke p? én l?sning.?
– Lillian Smestad
I et radiostudio p? Marienlyst satt doktorgradsstudent Lillian Smestad. Hun var invitert av Ekko-redaksjonen for ? kommentere sendingen fra CERN underveis.
To eksperimenter, Atlas og CMS, skulle offentliggj?re resultater fra letingen etter higgsbosonet, en sentral partikkel i forskernes teorier, som hadde vist seg ? v?re sv?rt s? vanskelig ? finne.
Forskerne i de to eksperimentene kjente ikke hverandres resultater, s? b?de de og resten av publikum var spente.
– CMS var f?rst ute med ? presentere. Jeg var mest spent p? dem, - jeg jobbet i Atlas og visste hva vi hadde, forteller Smestad.
– Jeg s? p? CMS sine resultater og det var noe av det nydeligste jeg har sett i hele mitt liv. Jeg f?r nesten t?rer i ?ynene n?r jeg forteller om det n?, sier hun.
Motstand og tapte veddem?l
For ? forst? hvorfor denne oppdagelsen kunne skape s? store f?lelser m? vi tilbake til 1960-tallet. Peter Higgs og andre som jobbet med teorien p? 1960-tallet foreslo at universet er fylt av et felt som vi i dag kaller higgsfeltet. Feltet gj?r at noen partikler som beveger seg i det f?r masse.
Forslaget vakte ikke umiddelbar begeistring. Den ber?mte fysikeren Werner Heisenberg avviste mekanismen som s?ppel.
?Jeg har en liste over folk som tapte veddem?l om higgspartikkelen. Blant dem er ikke ukjente Stephen Hawking, som tapte 100 dollar.?
– Alex Read
Higgsfelt-teorien var egentlig ikke oppfunnet for ? gi masse til element?rpartikler, men til enkelte sammensatte partikler. Det var Abdus Salam og Steven Weinberg som i 1967 fant ut at vi kan l?ne mekanismen og bruke den til ? gi masse til element?rpartikler. De fikk senere nobelpris for ideen.
– Men det var ikke s?nn at de publiserte og s? sa alle “yes, n? vet vi hva vi skal lete etter i eksperimentene v?re.” Jeg tror Weinberg m?tte vente i fire ?r f?r noen i det hele tatt siterte artikkelen. N? er han med god margin den mest siterte partikkelfysiker gjennom tidene, sier Read.
F?rst midt p? 1970-tallet begynte forskerne ? lete med eksperimenter, men helt fram til jakten lyktes nesten fire ti?r senere var mange skeptiske til om higgspartikkelen faktisk finnes.
– Jeg har en liste over folk som tapte veddem?l om higgspartikkelen. Blant dem er ikke ukjente Stephen Hawking, som tapte 100 dollar, sier Read.
Den ford?mte partikkelen som ble gudspartikkel
Higgsbosonet g?r ogs? under navnet gudspartikkelen. Det skyldes en bok skrevet av nobelprisvinner Leon Lederman, som var direkt?r ved Fermilab, et konkurrerende laboratorium til CERN i USA.
Lederman skrev tidlig p? 1990-tallet en bok om higgspartikkelen. P? den tiden hadde det v?rt en rekke resultatl?se fors?k p? ? finne partikkelen, ogs? ved hans laboratorium.
– Han var frustrert og ville kalle boka the Goddamn particle. Forlaget nektet ? sette et banneord p? forsiden og foreslo the God particle isteden, forteller Read.
I 2012 var alts? letingen etter “den ford?mte partikkelen” omsider over. Da lyktes det forskerne ? lage higgspartikler i laboratoriene p? CERN.
Higgspartikkelen lever for kort til ? ses
Higgsbosonet lever sv?rt kort, bare 10-22 sekund, f?r det omdannes til andre partikler. Det er for kort tid til at forskerne kan studere bosonet direkte, de m? derfor se p? restproduktene.
Smestad og Read studerte hvordan higgspartikkelen blir til to lyspartikler.
– Higgs blir til andre partikler p? en karakteristisk m?te. Energien og retningen p? lyspartiklene gj?r at vi kan regne oss tilbake til massen til den opprinnelige partikkelen. Vi bruker blant annet Einsteins ber?mte formel E= mc2, forklarer Read.
– Vi s? en opphopning av masser ved en bestemt verdi. Higgspartikkelen ble oppdaget av en hump p? en graf, sier Smestad. Grafen er et resultat av statistiske analyser. Grunnlaget for denne analysen er det Read selv som har lagt.
– Det er ikke s? mange som vet hvor viktig og stor rolle Alex har hatt, for han er s? beskjeden. Han er en av partikkelfysikkens ledende statistikkeksperter og oppdagelsen handler om statistikk, sier Smestad.
Kvanteforskere er som aliens p? fotballkamp
Verden p? kvanteniv? fungerer annerledes enn den vi er vant med og har intuisjon for. Forskerne som jobber med sm?tterier som element?rpartikler har derfor utviklet et rikt utvalg av bilder og analogier.
Smestad forteller et bilde p? hvordan den indirekte letingen etter ukjente partikler kan arte seg:
– Tenk deg at aliens kommer til jorda og skal se p? en fotballkamp. Disse romvesenene klarer ikke se runde objekter som er svarte og hvite, s? alt de ser er folk som l?per fram og tilbake. Av og til rister det i nettene i boksene p? hver ende, men de forst?r ikke hva som skjer. Helt til en av dem sier: Hva hvis det var en ball der? Og da faller alt p? plass.
Uten higgsfelt, ingen atomer
Som nevnt sier teorien om higgsmekanismen at verden er fylt av et felt, en slags usynlig, kosmisk sirup, som gj?r at partiklene som beveger seg i det f?r masse.
Lillian Smestad forklarer med en analogi: Se for deg et rom fylt av festglade mennesker. De skal forestille higgsfeltet. Inn kommer en ber?mthet, la oss si Albert Einstein, som illuderer en partikkel. Alle vil snakke med ham og flokker seg omkring ham. Da har Albert Einstein f?tt masse av feltet fordi det blir vanskelig for ham ? bevege seg.
Higgsbosonet selv er som et rykte om at Einstein kommer, da samler menneskene seg for ? snakke om ryktet. Sammenklumpingen av feltet selv kan man tenke p? som higgspartikkelen.
Higgsbosonet forteller oss noe grunnleggende om verden
Hva masse er, er et grunnleggende mysterium. Hvis elektronet ikke hadde hatt masse ville vi for eksempel ikke hatt atomer.
– Ved ? finne higgsbosonet fikk vi vite noe om hvordan verden er skrudd sammen og hvordan verden ser ut. Vi menneskene er jo nysgjerrige og vil finne ut av ting, sier Smestad.
Oppdagelsen av higgsbosonet var den siste brikken i partikkelfysikernes puslespill, standardmodellen – teorien som beskriver de grunnleggende byggesteinene og kreftene som virker mellom dem.
Men det betyr ikke at jobben er “ferdig”, det er fremdeles mye vi ikke vet.
– N? framover er det en veldig spennende tid for vi vet ikke helt hva som kan skje. Vi har ikke noe veikart, som standardmodellen var. Den er ferdig. Skal vi forst? mer av universet m? vi g? ut over standardmodellen, og vi har ikke noe kart for det, sier Read.
Lytt til mer fra Universitetsplassen podkast
Universitetsplassen er en forskerbasert podkast om samfunnet produsert av Universitetet i Oslo. Her m?tes b?de unge og erfarne forskere for ? snakke om det de mener er viktig og aktuelt, sammen med gjester fra norsk samfunnsliv.
Vil du gi oss tips og tilbakemeldinger kan du sende en epost til podkast-universitetsplassen@uio.no.