Á slóðir guðseindarinnar í Sviss

CERN, evrópska kjarnarannsóknarstofnunin, er stærsta eðlisfræðitilraunastofa í heimi. Arianne Gahwiller heimsótti rannsóknarstöðina í Genf í Sviss á dögunum ásamt fjölskyldunni.

Faðir Arianne er Svisslendingur og prófessor í eðlisfræði en hann hefur unnið við eðlisfræðirannsóknir alla sína starfsævi. Hún segir þó að allir geti fengið að skoða CERN. „Það eru ekki allir sem vita það, en það er mögulegt fyrir alla. Kostar ekkert og er mjög alþjóðlegt,“ segir Arianne.

Á vefsíðunni er fólki aðallega kennt að umgangast vefinn. Skjáskot/CERN

Helsta verksvið CERN er að sjá um eindahraðla, sem beita rafsviði til að hraða rafhlöðnum eindum, en slíkt nýtist í eðlisfræðirannsóknum. Þá er CERN minnst sem fæðingarstaðar veraldarvefjarins og hefur stofnunin sína eigin endingu á lénum. Ekki .com eða .ch, heldur .cern. Hér má sjá fyrstu vefsíðu heimsins, sem fór í loftið 6. ágúst 1991.

CERN. Ljósmynd/Arianne Gahwiller

Fyrsti rafeindahraðall CERN var byggður eftir seinni heimsstyrjöld og opnaður 1957. Sá var í notkun í þrjátíu ár. Eftir það var hann innsiglaður í 25 ár vegna geislavirkni, en Arianne segir hann opinn almenningi í dag.

Stofnunin býr yfir stærsta rafeindahraðli heims, Large Hadron Collider (LHC). Hraðall­inn er hring­laga göng­, um 27 kílómetrar að ummáli, sem graf­in eru um 175 metra í jörðu nálægt Genf í Sviss og er jafnan talin háþróaðasta tilraunastöð heims. Hann skýt­ur róteind­um í gagn­stæðar átt­ir. Róteinda­geisl­arnir ná hraða upp á um 0,99999999-faldan ljóshraða, aðeins 3,1 m/s hægar en ljóshraði, ein þeim er stýrt af stór­um segl­um þannig að sum­ar róteind­irn­ar rek­ast hvor á aðra. Við árekst­ur­inn fara þær í sund­ur, sem ger­ir vís­inda­mönn­um kleift að skoða ör­eind­irn­ar nán­ar sem verða til við hann.

„Þau eru ekki að reyna að búa til kjarnorkusprengjur heldur bara að reyna að komast að því hvernig heimurinn varð til,“ segir Arianne og hlær. Faðir hennar sýndi fjölskyldunni svæðið og þá sérstaklega gömlu hraðlana.

CERN. Ljósmynd/Arianne Gahwiller

Fundu guðseindina

Eðlisfræðiheimurinn fór á hliðina í júlí 2012 er vísindamenn við CERN upplýstu að þeir hefðu í hraðlinum mikla fundið eind, sem liti út fyrir að vera Higgs-bóseindin svokallaða. Sú eind hafði aldrei fundist en breski eðlisfræðingurinn Peter Higgs hafði getið sér til um tilvist hennar á sjöunda áratugnum.

Í stuttu máli gerði Higgs sér í hugarlund að til væri svið sem fyrirfyndist í öllum kimum veraldar auk eindar, Higgs-eindarinnar, sem sviðið notar til að verka á aðrar eindir, svo sem rafeindir og hægir um leið á þeim. Afleiðing þess að eindir „þyngjast“ á þennan hátt er sú að ómögulegt er fyrir eindir að komast hraðar en ljósið.

Lögmálið um varðveislu massa segir að massa sé hvorki hægt að mynda né eyða. Sviðið, sem vitanlega er nefnt Higgs-svið, myndar því ekki massa eindanna heldur kemur hann til vegna Higgs-eindanna. Þegar sviðið hefur veitt áður massalausri eind Higgs-eindir þyngjast þær.

Eindin fannst, sem fyrr segir, í tveim tilraunum í hraðli CERN árið 2012, en innan við ári síðar höfðu eðlisfræðingar safnað nægum gögnum til að úrskurða að eindin væri í raun Higgs-eindin sjálf, sem nefnd hefur verið „guðseindin“.

CERN. Ljósmynd/Arianne Gahwiller

Uppgötvun hennar var síðasta pússlið í staðallíkan öreindaeðlisfræðinnar, kenningu sem skýrir þrjá af fjórum grundvallarkröftunum, rafsegulsvið, og veikan og sterkan kjarnakraft, sem verka innan atóms. Líkanið skýrir þó ekki þyngdarafl.

Higgs og belgíski eðlisfræðingurinn Francois Englert fengu Nóbelsverðlaunin í eðlisfræði árið 2013 fyrir að hafa réttilega spáð fyrir um tilvist eindarinnar.

Þrátt fyrir að LHC-hraðallinn sé ekki nema níu ára eru þegar komnar hugmyndir um arftaka hans, hraðal sem væri 80-100 kílómetrar í ummál, teygði sig undir Genfarvatn og yfir landamærin til Sviss. Sá hraðall gæti veitt vísindamönnum enn betri sýn inn í heim öreindanna og mögulega fært manninn einu skrefi nær svarinu að eilífðarspurningunni um upphaf heimsins.

25 ár liðu frá því farið var að ræða LHC-hraðalinn og þar til hann var ræstur. Því er ljóst að nýi hraðallinn er ekki væntanlegur á næstu árum en árið 2035 hefur verið nefnt í þeim efnum. 

Hugmynd að legu hraðalsins. Ljósmynd/CERN

• Blogga um frétt