CERN vil bygge ny partikkel-akselerator som er fire ganger større og ti ganger kraftigere

Se CERNs framstilling av det nye designkonseptet. Se video.

Det nye forslaget til CERN går ut på å bygge en maskin som er nesten fire ganger større enn det som i dag er verdens største maskin. Men hva er det egentlig denne maskinen skal gjøre?

Large Hadron Collider (LHC) er kanskje en av de mest mystiske innretningene i verden. Den går i en 27 kilometer lang sirkel-tunnel på grensen mellom Frankrike og Sveits, og har én hovedoppgave: Få universets minste bestanddeler til å kollidere med hverandre.

Maskinen ble verdenskjent i 2012 da CERN annonserte at Higgs-bosonet hadde blitt oppdaget. Denne elementærpartikkelen hadde vært teori i flere tiår, matematikken bak standardmodellen for elementærpartikler sa at den var der, men den hadde ikke blitt målt før LHC-eksperimentet.

Og nå har CERN begynt å snakke om hvordan framtiden ser ut. LHC har kjørt eksperimenter siden 2009, avbrutt av oppgraderingspauser. Nå er vi inne i en slik pause, og LHC skal starte opp igjen i 2021 og fortsette i flere tiår.

Men disse prosjektene er så store at CERN allerede har holdt på med sitt forslag til en arvtaker i flere år. Nå er de klare til å vise frem sin visjon for framtiden.

Den kalles foreløpig Future Circular Collider (FCC), og planen ble publisert i januar 2019. FCC er mye større og kraftigere enn dagens maskin. Dette er foreløpig bare en plan, og den er ikke vedtatt enda. Hvis denne planen gjennomføres, vil eksperimentene begynne på 2040-tallet.

Den totale prislappen blir i overkant av 200 milliarder kroner ifølge CERN , som skal finansieres av medlemslandene over flere tiår. Norge er en av de 22 medlemsstatene, og bidrar med omtrent 240 millioner kroner i 2019.

Men hvorfor trenges det en ny partikkelakselerator, og hva er det egentlig forskere håper på å få ut av den?

Les også:

Lang, lang tunnel

LHC bruker den samme tunnelen som den forrige partikkelakseleratoren, bare med ny innmat. Den forrige maskinen ble lagt ned i 2000.

Men FCC skal få en helt ny tunnel, som er 100 kilometer lang. Lengre partikkelakselerator betyr mye mer kraft i kollisjonene mellom partikler.

– I hundre år har det å kollidere små biter materie med høy energi vært den kanskje viktigste eksperimentelle metoden for å lære om materiens struktur og bestanddeler, sier Anders Kvellestad til forskning.no. Han er partikkelfysiker, og jobber ved imperial College i London.

Les også:

Egentlig innebærer CERNs plan å bygge flere maskiner etter hverandre i den samme tunnelen. Den første maskinen er en elektron-positron-kollisjonsmaskin som kan brukes til å gjøre mer nøyaktige målinger av for eksempel Higgs-partikkelen, som det fortsatt er en del pussigheter med.

Den kan også finne kvante-kjølevannet etter helt nye og ukjente partikler, uten å gjøre direkte observasjoner.

Ny fysikk?

I tillegg til andre eksperimenter som involverer kollisjoner mellom blyatom-kjerner og elektroner. vil de senere bygge en svært kraftig maskin som kolliderer protoner med protoner i tunnelen.

– I partikkelfysikk er proton-proton-kollisjoner som en slegge, mens elektron-positron-kollisjoner er som en liten geologhammer. Det ene gir stor kraft mens det andre er gir høy presisjon.

Kraften selve partikkelstrålen måles i terraelektronvolt (TeV). 27 km lange LHC skal klare 14 TeV, mens den nye akseleratoren skal opp i 100 TeV.

Høyere energier betyr at man kan lure fram mer massive partikler som kanskje ikke har blitt observert før, noe som vil kunne gi hint om helt ny fysikk, forklarer Kvellestad.

Fordi det er fortsatt mye i universet som forskere ikke forstår. Noen få eksempler: Det finnes ikke noe svar på hva mørk energi og mørk materie egentlig er for noe, selv om dette er sentralt for vår nåværende forståelse av universet.

Andromeda-galaksen. Disse galaksene er ikke massive nok til å holde sammen, men de gjør det allikevel. Dette blir forklart med "usynlig" mørk materie. (Bilde: Adam Evans/CC BY-SA 2.0)
Andromeda-galaksen. Disse galaksene er ikke massive nok til å holde sammen, men de gjør det allikevel. Dette blir forklart med "usynlig" mørk materie. (Bilde: Adam Evans/CC BY-SA 2.0)

Og moderne fysikk har et stort problem. Den generelle relativitetsteorien og kvantefeltteori, som beskriver elementærpartiklene, passer ikke sammen. Det finnes foreløpig ingen forklaring på selve tyngdekraften som passer i begge modellene.

Uansett hvordan man ser på det, mangler det noe i forståelsen av universet. Det er mange foreslåtte forklaringer, men forskerne trenger bevis.

Og fysikere har håpet på at den nåværende partikkelakseleratoren LHC skulle gi hint om denne nye fysikken. Dette har ikke skjedd til nå, men LHC skal fortsette i mange år til.

– Vi vet alt nå om en rekke små, men nokså interessante avvik mellom teori og observasjon i de eksisterende dataene. Så min umiddelbare forventning er at resultatene fra neste LHC-runde skal gi oss svar på om disse avvikene skyldes "ny fysikk" eller tilfeldige statistiske variasjoner, sier Kvellestad.

Men her ligger også noe av tvilen rundt å planlegge disse nye partikkelakseleratorene.

Vil den finne noe?

Den tyske fysikeren Sabine Hossenfelder er en av de som har kritisert FCC-forslaget. Hun har også skrevet bok om at fysikken er for opptatt av «skjønnhet» i ligningene.

I en kronikk i New York Times kritiserer hun forslaget, blant annet fordi de gjentar de samme lovnadene som CERN kom med da LHC skulle bygges, nemlig at den vil lete etter mørk materie og universets opprinnelse.

Problemet er at dette er langt fra garanterte resultater, hevder Hossenfelder. Fysikere var ganske sikre på at de kom til å finne Higgs-partikkelen med LHC, men nå er det ingen slike forslag på bordet.

Supersymmetri er en teori som har spådd flere forskjellige partikler som kan fylle hullene i standardmodellen, men disse partiklene har ikke dukket opp i eksperimenter enda.

Hossenfelder argumenterer for at fysikken burde utforske andre muligheter og heller vente med å bygge større partikkelakseleratorer, og heller fokuserer på hvorfor foreslåtte partikler ikke har dukket opp i LHC.

Hun går langt dypere inn i kritikken på bloggen sin, hvis du vil lese mer. Her nevner hun også at hvis LHC faktisk finner noe nytt i løpet av de neste årene, vil dette bildet endre seg.

LHcs digre CMS-detektor. Stigen til høyre i bildet gir et inntrykk av hvor stor den er. 8Bilde: Julian Williams/ CERN)
LHcs digre CMS-detektor. Stigen til høyre i bildet gir et inntrykk av hvor stor den er. 8Bilde: Julian Williams/ CERN)

– Grunnforskning

– Etter Higgsoppdagelsen har vi ingen slike teoretiske «garantier» for å oppdage nye partikler i neste generasjon eksperimenter, sier Anders Kvellestad til forskning.no.

– Men det betyr egentlig bare at partikkelfysikk er tilbake i det som er en nokså normal situasjon for grunnforskning — at man ikke vet hva som kan dukke opp i neste eksperiment.

– I fysikkhistorien er det flere eksempler på oppdagelser som ingen hadde forutsett.

Kvellestad mener at selv om fysikere er uenige om hva man kan forvente av disse eksperimentene, bør ikke det være et argument mot å lage nye, store eksperimenter.

Med disse nye partikkelakseleratorene er det også helt sikkert at forskerne vil få bedre og mer nøyaktige målinger av partiklene vi allerede vet om, ifølge Kvellestad.

Bygge større maskin, men vente?

– Det er liten tvil om at veien videre for partikkelfysikk ligger i en større maskin, sier Bjørn Samset til forskning.no. Han er forsker ved Cicero-senter for klimaforskning, men er utdannet partikkelfysiker og har jobbet ved CERN.

– Spørsmålet er bare om tiden er moden til å bygge den nå, eller om feltet trenger å fokusere på andre ting først.

Han tenker også at fysikken kanskje er bedre tjent med å vurdere andre prosjekter slik at man kan ha klarere forventninger om hva en slik kjempemaskin vil finne.

Samset bruker mørk materie som eksempel.

– Mange håpet at LHC skulle ha høy nok energi til å skape partiklene mørk materie kanskje består av.

Mange teorier har blitt foreslått, og noen har blitt tilbakevist, men det er mange igjen å teste. Spørsmålet er om det er bedre å fokusere på andre metoder, som dedikerte sensorer hvor man kan gjøre direkte oppdagelser av mørk materie.

Hvis FCC bygges, ligger den fortsatt langt inn i framtiden, men Samset understreker at det er viktig å snakke om disse prosjektene såpass tidlig.

– Faren ved å vente er at vi mister ekspertise. Teknikerne på CERN er trollmenn; de får akseleratoren sin til å gjøre det utroligste. Starter vi ikke planleggingen av neste prosjekt nå, vil mye av erfaringen deres kunne gå tapt.

Samtidig tror han at ekspertisen også kan videreføres gjennom andre prosjekter. Men han er sikker på at disse giga-akseleratorene vil bli bygget.

– En slik maskin bør bygges, og den vil bli bygget, men kanskje det er for tidlig enda?

Artikkelen ble først publisert av forskning.no.

Mer fra ABC Nyheter
Siste fra forsiden
14:47 Solskjær er presset: – Han må gi blaffen14:35 Labradoren «Jed» fant 10 kilo amfetamin i en skoeske13:09 Bompenge-generalen tapte og vant strid i Oslo12:37 Mattilsynet har fått seks nye meldinger om syke hunder12:24 Svensk tankskip frigitt i Iran12:11 – Utbruddet vil komme om kort tid12:06 Mann pågrepet etter bombetrussel mot Jessheim Storsenter11:58 PST har oversendt sin innstilling for mulig tiltale av Waras samboer11:10 Hanne fortviler etter avlyst ferie: – De kunne i hvert fall sendt en SMS10:54 Arbeiderpartiet vil gi utviklingshemmede en jobbgaranti09:42 Hellas ber om hjelp etter at leir på Lesvos stengte porten for nye asylsøkere09:40 Sju elever omkom da skole raste sammen i Kenya09:30 Kinesisk storeier skuffet over Thomas Cook-konkurs09:19 Ving: Jobber intensivt for at alle skal komme hjem raskt09:19 Halvparten av luftambulanseoppdragene er i nord09:05 Tyske Condor flyr videre til tross for konkurs09:00 Ving-kunder i Trøndelag må bli hjemme08:57 Norges avtale nesten i boks – avtalen med EU amazonas-blokkert08:36 Analytiker: Flere grunner til Thomas Cook-konkurs08:25 Menneskerettsadvokat pågrepet i Egypt08:11 Tornado-fly mistet to drivstofftanker08:03 Johnson ville ikke komme Thomas Cook til unnsetning07:44 Reisegarantifondet: Har kontroll på hvor folk oppholder seg07:37 Krisemøter i Ving07:37 Boris Johnson gir Iran skylden for oljeangrep i Saudi-Arabia07:36 «Game of Thrones» tronet under Emmy-utdelingen07:09 Leger Uten Grenser anklager WHO for rasjonering av ebolavaksine i Kongo07:00 Ny statistikkbase: Oslo og Finnmark på voldstoppen06:03 Thomas Cook slått konkurs – hundretusener av turister rammes05:50 Dette skjer i dag05:47 Dette skjedde i natt05:30 Arbeiderpartiet vil gi utviklingshemmede en jobbgaranti04:56 Flyktninger reiser tilbake til Eritrea04:48 Demokrater vil stille Trump for riksrett04:24 Tre Emmy-priser til «Chernobyl»03:40 Flere på fulltid i byggebransjen03:06 Emmy åpnet med priser til «Mrs. Maisel»02:43 Van Gogh-verk solgt på auksjon i Belgia02:03 Gründere ber om fiskeforbud ved undervannsrestaurant01:31 Italia tar imot 182 mennesker reddet i Middelhavet01:15 Danske pensjonsselskaper øremerker 350 milliarder til grønn omstilling00:27 Ny uke med storstreik i amerikansk bilindustri23:40 Skrantende Thomas Cook får ingen løfter av britenes regjering23:33 Fare for sykehusstreik fra tirsdag22:48 Egypt advarer journalister som dekker demonstrasjonene mot presidenten22:17 Her begraver de isbreen21:59 Rosenborg snudde og vant mot Mjøndalen21:46 2015-2019: Varmeste femårsperiode på 150 år21:44 Bendtner hyllet i hjemmedebuten, men 0-0 i toppkampen21:26 To personer reddet fra synkende seilbåt i Rogaland21:17 Kallmyr toner ned dronetrusselen mot norsk olje og gass20:43 For første gang leder Elizabeth Warren over Biden20:21 18-åring i storform da Odd vant over Sarpsborg20:19 Viking ydmyket Vålerenga, vant 4-0 i Oslo20:18 Strømsgodset tok viktig borteseier mot Tromsø20:17 Opptur for Lillestrøm, nedtur for Kristiansund etter 1-120:16 Bunnlaget Ranheim satte kjepper i hjulene for gulljagende Glimt19:46 Dette er fotavtrykket til en neandertaler19:29 Liverpool fortsatte den perfekte sesongstarten med seier over Chelsea19:01 Mann i 40-årene påkjørt i fotgjengerfelt i Lyngdal18:57 Svenskeid tankskip blir frigitt i Iran18:54 Solberg om plass i Sikkerhetsrådet: – Det er bare Norge som kan ivareta norske interesser18:08 Kjedekollisjon på E617:39 Arbeidsrettsadvokat mener Felleskjøpet-streiken er lovlig17:30 Havarikommisjonen skal undersøke båtulykke i Harstad17:25 Start ble ydmyket og tapte for første gang siden juni17:17 Hvordan klarer et så lite parti å krangle så mye?16:58 Trump har ingen intensjon om å møte iranere16:56 Manchester United senket av et effektivt West Ham16:51 Celtic og Ajer vendte til ny seier16:43 Solberg ble vist Equinors havvindfelt i New York16:05 Spinnvill Ødegaard-assist da Real Sociedad vant igjen15:23 Russer frigjorde Finnmark som 15-åring – nå kan han få norsk medalje15:21 Supporterbråk før HamKam møtte Start15:10 Gresk politi har pågrepet angivelig flykaprer15:00 Båtbrann i Halden sentrum spredde seg til brygge og bil14:34 Kvikkleire funnet flere steder rundt rasstedet i Nittedal14:12 Nye sammenstøt mellom demonstranter og politi i Hongkong13:57 Virus drepte en halv milliard og ble utryddet. Nesten13:46 Minst fem skutt på swingersklubb i Kansas13:36 Solskjær med krystallklar beskjed - igjen: – Pogba går ingen steder12:45 Mistanke om russisk manipulasjon vil dominere mandagens WADA-styremøte12:38 Iran vil legge fram plan for Persiabukta12:08 Utagerende mann slo tilfeldig passasjer på Gardermoen12:00 Drillo: – Jeg fikk sparken som ubeseiret landslagssjef11:56 Friskmeldt Haaland med i Salzburg-troppen mot LASK11:44 Politiet gjør nye søk etter savnede Maja Herner10:33 De minste barna rammes oftest av grov vold09:58 Rapport: Sør-Sudans ledere plyndrer landet09:43 Stor svindelsak opp i Bergen tingrett09:15 Kjempekamp av Zuccarello, scoring og to målgivende i oppkjøringskamp09:13 Ferieparadis ble massegrav: – Det lukter fordervelse08:30 Forsker tror ikke norske kvinner vil innfri Solbergs ønske om flere barn08:02 22 omkom i bussulykke i Pakistan07:58 Hongkong forbereder seg på nye protester06:22 Kvinne reddet opp fra sjøen i Oslo – to personer sett løpe fra stedet06:21 Sri Lanka oppretter kommisjon som skal undersøke terrorangrepet05:50 Dette skjer i dag05:30 Dette skjedde i natt05:20 Colombias president ber om ytterligere sanksjoner mot Venezuela
Siste nytt
14:47SportSolskjær er presset: – Han må gi blaffen14:35NorgeLabradoren «Jed» fant 10 kilo amfetamin i en skoeske13:09PolitikkBompenge-generalen tapte og vant strid i Oslo12:37NorgeMattilsynet har fått seks nye meldinger om syke hunder12:24VerdenSvensk tankskip frigitt i Iran12:11Verden– Utbruddet vil komme om kort tid12:06NorgeMann pågrepet etter bombetrussel mot Jessheim Storsenter11:58NorgePST har oversendt sin innstilling for mulig tiltale av Waras samboer11:10ReiseHanne fortviler etter avlyst ferie: – De kunne i hvert fall sendt en SMS10:54PolitikkArbeiderpartiet vil gi utviklingshemmede en jobbgaranti09:42VerdenHellas ber om hjelp etter at leir på Lesvos stengte porten for nye asylsøkere09:40VerdenSju elever omkom da skole raste sammen i Kenya09:30VerdenKinesisk storeier skuffet over Thomas Cook-konkurs09:19ReiseVing: Jobber intensivt for at alle skal komme hjem raskt09:19NorgeHalvparten av luftambulanseoppdragene er i nord09:05VerdenTyske Condor flyr videre til tross for konkurs09:00NorgeVing-kunder i Trøndelag må bli hjemme08:57PengerNorges avtale nesten i boks – avtalen med EU amazonas-blokkert08:36VerdenAnalytiker: Flere grunner til Thomas Cook-konkurs08:25VerdenMenneskerettsadvokat pågrepet i Egypt08:11VerdenTornado-fly mistet to drivstofftanker08:03VerdenJohnson ville ikke komme Thomas Cook til unnsetning07:44NorgeReisegarantifondet: Har kontroll på hvor folk oppholder seg07:37NorgeKrisemøter i Ving07:37VerdenBoris Johnson gir Iran skylden for oljeangrep i Saudi-Arabia07:36Verden«Game of Thrones» tronet under Emmy-utdelingen07:09VerdenLeger Uten Grenser anklager WHO for rasjonering av ebolavaksine i Kongo07:00NorgeNy statistikkbase: Oslo og Finnmark på voldstoppen06:03VerdenThomas Cook slått konkurs – hundretusener av turister rammes05:50NorgeDette skjer i dag05:47NorgeDette skjedde i natt05:30NorgeArbeiderpartiet vil gi utviklingshemmede en jobbgaranti04:56NorgeFlyktninger reiser tilbake til Eritrea04:48VerdenDemokrater vil stille Trump for riksrett04:24VerdenTre Emmy-priser til «Chernobyl»03:40NorgeFlere på fulltid i byggebransjen03:06VerdenEmmy åpnet med priser til «Mrs. Maisel»02:43VerdenVan Gogh-verk solgt på auksjon i Belgia02:03NorgeGründere ber om fiskeforbud ved undervannsrestaurant01:31VerdenItalia tar imot 182 mennesker reddet i Middelhavet01:15VerdenDanske pensjonsselskaper øremerker 350 milliarder til grønn omstilling00:27VerdenNy uke med storstreik i amerikansk bilindustri23:40VerdenSkrantende Thomas Cook får ingen løfter av britenes regjering23:33NorgeFare for sykehusstreik fra tirsdag22:48PolitikkEgypt advarer journalister som dekker demonstrasjonene mot presidenten22:17VerdenHer begraver de isbreen21:59SportRosenborg snudde og vant mot Mjøndalen21:46Verden2015-2019: Varmeste femårsperiode på 150 år21:44NorgeBendtner hyllet i hjemmedebuten, men 0-0 i toppkampen21:26NorgeTo personer reddet fra synkende seilbåt i Rogaland21:17NorgeKallmyr toner ned dronetrusselen mot norsk olje og gass20:43PolitikkFor første gang leder Elizabeth Warren over Biden20:21Sport18-åring i storform da Odd vant over Sarpsborg20:19SportViking ydmyket Vålerenga, vant 4-0 i Oslo20:18SportStrømsgodset tok viktig borteseier mot Tromsø20:17SportOpptur for Lillestrøm, nedtur for Kristiansund etter 1-120:16SportBunnlaget Ranheim satte kjepper i hjulene for gulljagende Glimt19:46Helse og livsstilDette er fotavtrykket til en neandertaler19:29SportLiverpool fortsatte den perfekte sesongstarten med seier over Chelsea19:01NorgeMann i 40-årene påkjørt i fotgjengerfelt i Lyngdal18:57VerdenSvenskeid tankskip blir frigitt i Iran18:54PolitikkSolberg om plass i Sikkerhetsrådet: – Det er bare Norge som kan ivareta norske interesser18:08NorgeKjedekollisjon på E617:39PengerArbeidsrettsadvokat mener Felleskjøpet-streiken er lovlig17:30NorgeHavarikommisjonen skal undersøke båtulykke i Harstad17:25SportStart ble ydmyket og tapte for første gang siden juni17:17PolitikkHvordan klarer et så lite parti å krangle så mye?16:58VerdenTrump har ingen intensjon om å møte iranere16:56SportManchester United senket av et effektivt West Ham16:51SportCeltic og Ajer vendte til ny seier16:43PolitikkSolberg ble vist Equinors havvindfelt i New York16:05SportSpinnvill Ødegaard-assist da Real Sociedad vant igjen15:23NorgeRusser frigjorde Finnmark som 15-åring – nå kan han få norsk medalje15:21NorgeSupporterbråk før HamKam møtte Start15:10VerdenGresk politi har pågrepet angivelig flykaprer15:00NorgeBåtbrann i Halden sentrum spredde seg til brygge og bil14:34NorgeKvikkleire funnet flere steder rundt rasstedet i Nittedal14:12VerdenNye sammenstøt mellom demonstranter og politi i Hongkong13:57Helse og livsstilVirus drepte en halv milliard og ble utryddet. Nesten13:46VerdenMinst fem skutt på swingersklubb i Kansas13:36SportSolskjær med krystallklar beskjed - igjen: – Pogba går ingen steder12:45SportMistanke om russisk manipulasjon vil dominere mandagens WADA-styremøte12:38VerdenIran vil legge fram plan for Persiabukta12:08NorgeUtagerende mann slo tilfeldig passasjer på Gardermoen12:00Helse og livsstilDrillo: – Jeg fikk sparken som ubeseiret landslagssjef11:56SportFriskmeldt Haaland med i Salzburg-troppen mot LASK11:44NorgePolitiet gjør nye søk etter savnede Maja Herner10:33NorgeDe minste barna rammes oftest av grov vold09:58VerdenRapport: Sør-Sudans ledere plyndrer landet09:43NorgeStor svindelsak opp i Bergen tingrett09:15SportKjempekamp av Zuccarello, scoring og to målgivende i oppkjøringskamp09:13ReiseFerieparadis ble massegrav: – Det lukter fordervelse08:30NorgeForsker tror ikke norske kvinner vil innfri Solbergs ønske om flere barn08:02Verden22 omkom i bussulykke i Pakistan07:58VerdenHongkong forbereder seg på nye protester06:22NorgeKvinne reddet opp fra sjøen i Oslo – to personer sett løpe fra stedet06:21VerdenSri Lanka oppretter kommisjon som skal undersøke terrorangrepet05:50NorgeDette skjer i dag05:30NorgeDette skjedde i natt05:20VerdenColombias president ber om ytterligere sanksjoner mot Venezuela
Populært