Higgs-partiklen er fundet!
Rygtet om den gådefulde Higgs-partikels faktiske eksistens har svirret på videnskabelige blogs i ugevis, og dokumentationen for, at det rent faktisk er tilfældet, skulle efter sigende blive fremlagt på et seminar på det europæiske partikelforskningscenter CERN i morgen, den 4. juli.
På konferencen vil de to konkurrerende forskergrupper ATLAS og CMS præsentere deres seneste resultater, som de har høstet i deres bestræbelser på at få Higgs-partiklen ’i kassen’.
Det store spørgsmål er, om der er hold i rygterne?
Den stribe forskere, som Videnskab.dk har talt med, er alle meget hemmelighedsfulde, men pålidelige kilder antyder, at resultaterne ikke længere blot er en ’observation’, som i november 2011, men snarere kan betegnes som en reel ’opdagelse’ (se boks).
Når resultaterne bliver offentliggjort i morgen, vil spændingen blive udløst her på Videnskab.dk af Ask E. Jensen, der som ph.d.-studerende i højenergifysik ved Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet vil blogge live om offentliggørelsen.
På bloggen bliver de opsigtsvækkende resultater fremlagt og diskuteret i takt med, at de tikker ind. Den er i luften fra klokken 8:30 på forsiden af Videnskab.dk.
To grupper lægger resultater frem
Ask E. Jensen har styr på de store perspektiver såvel som vigtige detaljer.
Som forsker har han selv tilbragt de sidste fire måneder på CERN, hvor han har fulgt de to forskergruppers kamp om at komme først med opdagelsen fra allernærmeste hold. Den viden klæder ham på til at kunne give læserne både overblik og indblik.
Han har godt hørt rygterne om det store fund, men sætter en ære i at holde kortene tæt ind til kroppen indtil selve dagen.
»I 2011 fik de to forskergrupper et signal, der indikerede en Higgs-partikel, men som i realiteten godt kunne have været et fejlsignal. Men jeg er ret sikker på, at de to forskergrupper nu har indsamlet data nok til enten at kunne bekræfte eller udelukke, at der findes en Higgs,« siger Ask E. Jensen og fortsætter:
\ Fakta
Onsdag d. 4. juli præsenterer LHC-eksperimenterne ATLAS og CMS i CERN deres seneste resultater i jagten på Higgs-partiklen. Præsentationen transmitteres på Niels Bohr Institutet i auditorium A på Blegdamsvej i København. Arrangementet starter kl. 8:30 med en introduktion fra lokale ATLASmedarbejder, før transmissionen starter kl. 9.
»Vi håber på én af de to nyheder, at det enten er en udelukkelse eller en opdagelse. Der er dog ingen, der på stående fod ved det endegyldigt endnu, da de sidste data stadig mangler at blive behandlet.«
Opdagelsen skal offentliggøres på CERN
Seminaret på CERN løber af stablen få dage før en stor partikelfysikkonference i Australien, hvor CERNS forskere vil berette om det samme. Her har det været vigtigt for det europæiske forskningscenter på forhånd at have taget ejerskab til resultaterne.
»Uanset om der er tale om en opdagelse eller en afkræftelse af Higgs-partiklens eksistens, vil CERN gerne have, at de selv lægger navn til. Forskningscentret vil gerne have, at alle forskere og ingeniører får kredit for deres arbejde,« fortæller Ask E. Jensen.
Hvis der er tale om en reel opdagelse, er det en kæmpe begivenhed, som vil stå indprentet i den unge ph.d.-studerendes hjerne for altid.
»Det er en begivenhed af samme kaliber som dengang man bekræftede Einstens Relativitetsteori. Denne opdagelse vil være sidste sten i værket for Standardmodellen, så den bliver fuldkommen i sig selv,« slutter Ask E. Jensen.
Forskerne har arbejdet dag og nat
Én af de forskere, som Ask E. Jensen formentlig vil tappe for resultater på sin blog, er lektor Stefania Xella, der til dagligt er tilknyttet ATLAS-gruppen på CERN, og som er ansat som lektor ved Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet.
Hun giver her en lille forsmag på, hvad der er i vente:
»Efter dette års meget succesfulde datahøst er den totale datamængde mere end fordoblet. Forskergrupperne er dermed parate til at udtale sig med betydeligt større sikkerhed om den eftersøgte partikels eksistens. De tidligere offentliggjorte resultater indkredsede massen af en mulig Higgs-partikel til et forholdsvist lille interval, og man observerede et lille overskud af begivenheder,« siger hun og slutter:
»Der er masser af spænding i luften, og Higgs-jægere fra begge eksperimenter har arbejdet dag og nat gennem de sidste mange uger for at sikre de mest robuste resultater i denne meget vigtige søgen efter den sidste manglende brik i Standardmodellen. Vi glæder os til at fortælle om vores resultater.«
Følg bloggen her på Videnskab.dk fra onsdag morgen klokken 8:30.
\ Hvad er en Higgs-partikel?
Umiddelbart kan det virke mærkeligt, hvorfor så lille en partikel kan vække så stor opstandelse, men det er der gode grunde til. Det fortæller lektor i partikelfysik Stefania Xella fra Niels Bohr Instituttet på Københavns Universitet.
»Higgs-partiklen er et central element i partikelfysikkens Standardmodel – en yderst succesfuld teori, der leverer en meget præcis beskrivelse af stoffets egenskaber. Opdagelsen af Higgs-partiklen ville være et afgørende gennembrud i forståelsen af, hvordan elementarpartikler får masse og vil åbne en dør for udforskningen af nye fysiske fænomener,« fortæller hun.
I de tidligste stadier af sit liv var universet fyldt med energirige, masseløse partikler, der susede af sted med lysets hastighed. 0,0000001 sekund efter Big Bang sker der pludselig en speciel faseovergang, fortæller hun. På dette afgørende tidspunkt kondenserede et af de felter, der i sin tid gennemstrømmede universet, lidt på samme måde som når vand, der afkøles og omdannes til is.
Feltet kaldes Higgs-feltet, opkaldt efter fysikeren Peter Higgs, som var den første til at forudsige dens eksistens. Higgsfeltet har tilknyttet en partikel, der kaldes for Higgs-bosonen eller blot Higgs-partiklen – og det er den, de to forskergrupper på CERN jagter.
Denne faseovergang af Higgs-feltet har en interessant effekt på de forskellige partikler. Bevægelsesenergien af en partikel omdannes nemlig til en ny, kondenseret form for energi, som man kalder masse, jo mere partiklen snakker med Higgs-feltet.
Ifølge Einsteins relativitetsteori kan energi omdannes til masse og omvendt, og Higgs-feltet bevirker, at forskellige partikler deler disse to forskellige former for energi på forskellige måder.
»Hvis vi finder Higgs-partiklen ved LHC forstår vi endelig, hvad det vil sige, at noget har masse, og samtidigt forstår vi, hvorfor de svage og de elektromagnetiske kræfter er forskellige. Det er endnu et skridt i retning af en Teori om Alting. Det kunne også lede til en forklaring på andre gådefulde fænomener i astrofysik, som f.eks. ’inflation’ og ’mørk energi’,« siger Stefania Xella til Videnskab.dk.
\ Fysikere skelner mellem en observation og en opdagelse
Inden for partikelfysik opererer man med observationer og opdagelser. Forskellen ligger i, hvor stor målingernes usikkerhed er.
Hvis noget bliver opdaget med en såkaldt 3 sigmas sikkerhed, kaldes det en observation:
Ved 3 sigmas sikkerhed skal man forestille sig at man havde kørt 1000 LHC eksperimenter sideløbene de sidste år. Naturen kan statisk set sagtens afvige fra det forudsagte, men ved 3 sigma ville kun ét af de 1000 LHC’er have set den forkerte afvigelse mens de andre 999 havde set det forventede. Erfaringerne viser dog, at 3 sigma effekter KAN forsvinde igen.
Ved 5 sigma har man det man kalder en opdagelse:
Den statistiske sikkerhed er så høj at kun ét eksperiment ud af en million ville se resultatet ved en tilfældighed så hvis det skulle vise sig at være tilfældet på onsdag, så vil det blive publiceret i alle de største fysik/videnskabelige-tidsskrifter.
Rygterne tyder på, at man nu har indsamlet data nok til at ligge lige på vippen til de 5 sigma.
