Populär Astronomi » partikelfysik

Första skymten av Higgs-partikeln – och vad den betyder

Robert Cumming — Tue, 13 Dec 2011 15:59:54 +0000

Nya resultat från partikelacceleratorn LHC vid Cern i Schweiz tyder på att Higgs-partikeln kan äntligen ha hittats (pressmeddelande, DN, Aftonbladet). Vi slog en signal till Elin Bergeås Kuutmann, partikelfysiker vid forskningscentret Desy i Tyskland som jobbar med ATLAS, ett av de två experimentet på LHC som nu ser indikationer på att higgsen – som tros ligga bakom att partiklar i vårt universum överhuvudtaget har massa – snart kommer att bekräftas med en relativt låg massa.

Elin Bergeås Kuutmann (Foto: privat)

PA: Hur svårt är det att massa på en partikel som ingen sett förut?

Elin: Problemet med Higgs (jämfört med många andra partiklar) är att teorin bakom ger väldigt lite vägledning om hur tung den ska vara. Vi måste alltså leta över ett stort spann i massa – men det har vi nu gjort!

PA: På dagens seminarium nämndes ”titta annorstädes-effekten” (look-elsewhere-effect på engelska). Vad är den och vad betyder den för Higgs-jakten?

Elin: Starkt förenklat handlar det om att man måste ta hänsyn till hur många olika undersökningar man gör. Man letar efter Higgs vid många olika massor, och i olika sönderfallskanaler [de andra partiklar som man detekterar när en Higgs sönderfaller]. När man ser en avvikelse från förutsägelserna, så är det troligare att man ser något konstigt av en ren slump, om man har letat på många ställen. Ungefär som att det är sannolikare att hitta någon som heter Heinz i mellannamn om man frågar många människor. Och åker man till Tyskland och frågar ökar sannolikheten markant… Så den här effekten måste man ta hänsyn till när man säger hur signifikant upptäckten är.

Fabiola Gianotti presenterade ATLAS’ mätningar på higgspartikeln. (Foto: CERN)

PA: Vad mer vet vi om Higgs-partikeln nu efter resultaten från ATLAS och CMS?

Elin: För ATLAS-experimentet gäller följande: Vi har en indikation på vid vilken massa den kan finnas (126 GeV/c² i massa). Framförallt har vi uteslutit stora massområden där den definitivt inte finns. MEN vi har fortfarande ingen helt säker observation! Det här kan vara en tillfällig fluktuation.

PA: Vad betyder det för vårt kosmos om Higgs finns och verkligen väger just 126 GeV?

Elin: Det betyder att standardmodellen stämmer, och där är Higgs är den sista saknade pusselbiten. Tyvärr förklarar den inte den mörka materien – eller de andra olösta problemen vi har. Det finns många frågor kvar att ställa, och LHC har mycket kvar att göra. Det är riktigt spännande!

PA: Hur är stämningen inom ATLAS-gänget idag?

Elin: Det är alltid roligt med nya resultat! Vi är väldigt glada. Och alla pratar om Higgs.

Vill du veta mer om partikelfysikernas jakt på LHC:s andra stora mål, den mörka materian, läs Elin Bergeås Kuutmanns artikel i Populär Astronomis nya decembernummer.

Snabbare än ljuset? Forskare dividerar om neutrinerna i Gran Sasso

Robert Cumming — Wed, 19 Oct 2011 14:20:31 +0000

Kan neutriner färdas i överljusfart? Experimentet i italienska Gran Sasso-labbet som offentliggjordes nyligen (t ex SR, TT/SvD, KTH) verkade peka mot det. Sedan den uppseendeväckande upptäckten har fysiker läst artikeln och debatterat, kommenterat och analyserat dess slutsatser. Våra vänner har också kommenterat: Anna Davour på Stjärnstoft och kugghjul berättar vad det handlar om och Lars ‘Astrosmurfen’ Mattsson berättar på sin blogg varför han inte är övertygad.

Vad säger då den internationella forskarkåren? New Scientist har nu satt ihop en trevlig summering av läget under rubriken Neutrino watch: Speed claim baffles CERN theoryfest. Kanske var avståndet som neutrinerna fick åka felräknat med några tiotals centimeter, säger ett gäng fysiker. Enligt andra bör även elektroner kunna åka fortare än ljuset om nu neutriner kan det. Men spår av detta saknas i andra experiment. Och åtminstone vissa neutriner – de 12 som detekterades strax efter supernovan 1987A smällde i Stora magellanska molnet – vet att hålla sig inom fysikens hastighetsgränser. Allt tycks peka på att något är skumt med experimentet och inte med Einsteins relativitetsteori och standardfysikens världsbild. Men det är inte avgjort ännu.

Två mörk materia-partiklar hittade?

Robert Cumming — Fri, 18 Dec 2009 10:15:43 +0000

Nej, troligen inte. Men det har varit ett stort ståhej över de nya resultaten från gruvexperimentet CDMS II, som gjort sitt allra bästa att hitta partiklar farande genom rymden (och jorden) som skulle kunna utgöra den länge efterlysta mörka materian. Under ett drygt år fram till september 2008 registrerade CDMS-detektorer triggade ett otal gånger, och exakt två gånger registrerades något som skulle kunna ha varit en okänd, svagt växelverkande partikel från rymden. Chansen att dessa två händelser bara skulle berott på slumpen bedöms vara 23%. Det är tyvärr alltför hög för att kunna ropa hej, bedömer fysikerna. Hoppet står nu till bland annat experimentet Xenon, som ska försöka fånga mörk materia-partiklar i flytande xenon i ett underjordiskt labb i Italien. På annat håll hoppas acceleratorn LHC att kunna skapa några stycken så småningom och uppe i rymden håller Fermi och Pamela (både med svensk inblandning) ställningarna.
Mer: Universe Today, Cosmic Variance, Forskningsartikeln (pdf)

Två röda prickar som skiljer sig från mängden händelser i CDMS-experimentet. Inte tillräckligt många för att lösa gåtan om den mörka materian, men bevis för att jakten fortsätter. (Bild: CDMS)

Gosa (som Christer Fuglesang) med en mörk materia-partikel

Robert Cumming — Thu, 28 May 2009 10:29:33 +0000

Rymdstyrelsen har avslöjat en massa symboltyngda saker som Christer Fuglesang kommer att ta med sig till Internationella rymdstationen i sommar (se även DN). Dit åker han tidigast den 6 augusti med rymdfärjan Discovery. Bland prylarna är en Djurgårdsflagga, en samisk sked, en karta över Göteborg och en minifrisbee. Och en mjukispartikel. Den där sista har gjorts av underbara Particle Zoo på uppdrag av rymdorganet ESA och kärnforskningsanläggningen CERN (Christer är ju en gammal partikelfysiker). Particle Zoos ägare och sömmerska, kaliforniska Julie Peasley berättar om uppdraget på sin hemsida. Där kan du dessutom köpa en egen partikel att gosa med – allt finns till försäljning från protoner och neutroner till kvarkar och så klart Higgs-partikeln, som CERN:s Large Hadron Collider snart ska börja leta efter.

Christers glada gula partikel är en neutralino. Den har än så länge inte setts i verkligheten men många astropartikelfysiker tror att den är en het kandidat till att förklara den mörka materian.

Allt om Christers andra rymdresa kommer du förresten att kunna läsa i Populär Astronomis nästa nummer, som släpps den 8 juni. Under tiden så kan du läsa om den hos Astrowebb.

Upp, upp, ner: Nobelpris till kvarkkungar

Robert Cumming — Tue, 07 Oct 2008 15:11:46 +0000

Har du nånsin undrat varför är du gjord av materia och inte antimateria? Enligt partikelfysiker så beror det på att de elementarpartiklarna som bygger universum inte är lika vackert symmetriska i sina egenskaper som man först trodde. I synnerhet bröt verkligheten mot CP-symmetrin, något som fick årets Nobelpristagare i fysik Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi och Toshihide Maskawa att sätta sig ner och formulera om teorierna om materians minsta beståndsdelar och hur de hänger ihop. Först Nambu och sen Kobayashi och Maskawa lyckades beskriva symmetribrottet matematiskt, och sedan förutspådde att det skulle finnas tre par med kvarkar som bildar de tyngre elementarpartiklarna som vi är gjorda av. Man vet ännu inte varför big bang lyckades skapa så pass lite antimateria och så mycket av den vanliga varianten, men tack vare Nobeltrion så förstår vi mycket bättre hur det som blev hänger ihop. Mer om pristagarna, kvarkar och symmetrier finns att läsa hos Kungl. Vetenskapsakademien och expertbloggaren Magnus aka dr M på My Cup of Tea. Tidningsrapporter finns hos t ex DN och Aftonbladet/TT.

Ett kvarkarnas Nobelpris måste man fira med bob hunds klassiker Upp, upp, upp, ner. [Youtube]

"Vi behöver trots allt några tokiga idéer"

Robert Cumming — Sun, 02 Dec 2007 18:48:00 +0000

Så säger fysikern John Charap om ett stycke svensk forskning i en artikel som heter Att klyva kvarken på Nature News. Det handlar om materians minsta beståndsdelar, och om jakten på den mörka materian. Den tokiga idén i fråga som kanske inte är så tokig är att det kan finnas så kallade preonstjärnor därute i universum, som skapades i big bang och innehåller uteslutande de löjligt små partiklar som föreslagits som beståndsdelar i kvarkar och leptoner. Just det, de partiklar som enligt dagens fysik inte skulle bestå av några mindre delar alls. Preonstjärnor tros kunna vara små som ärtor men väga lika mycket som månen. Preonstjärnornas främsta förespråkare är luleforskarna Fredrik Sandin och Johan Hansson, och nu har de publicerat en artikel i ansedda tidskriften Physical Review D där de förklarar hur man snart faktiskt skulle kunna se tecken på dessa konstiga stjärnor, via gravitationsvågor eller om en skulle krocka med jorden. Och om de går att upptäcka så borde de vara tillräckligt många för att utgöra en stor del av den nu mörka materian, säger Sandin och Hansson.
[Uppdatering 2007-12-12: Nu kan du läsa Hansson och Sandins artikel om preonstjärnor i Populär Astronomi 2005/4 (pdf).]

En preonstjärna (här med en tyngdkraftsskyddad fluga som jämförelse) prydde omslaget till Populär astronomi i december 2005. (Bild: J. Hansson)