Higgs-partiklen vil udløse stoleleg om Nobelprisen

I 1964 blev tre videnskabelige artikler indleveret til tidsskriftet Physical Review Letters. Den første i juni, den næste i august og den sidste i oktober.

Tilsammen grundlagde de teorien om, at elementarpartikler får deres masse gennem en Higgs-mekanisme. I dag er det blandt andet artiklernes skyld, at både Europa og USA bruger milliarder af kroner på at smadre protoner mod hinanden i kilometerlange partikelacceleratorer i håb om, at den lille drilske Higgs-partikel, som vil bevise Higgs-mekanismen, åbenbarer sig i slaggerne.

Viser jagten sig at være forgæves, river det gulvtæppet væk under hele vores forestilling om naturlove, partikler og masse - under ét kendt som Standardmodellen.

Derfor er det næsten sikkert, at lykkes det de atomare skattejægere at finde partiklen, så bliver én eller flere af artiklerne fra 1964 præmieret med en Nobelpris. Men hvilke?

Fysikere truede med boykot

Seks personer, to i Belgien (François Englert og Robert Brout), én i Skotland (Peter Higgs) og tre i USA (Gerald Guralnik, C. R. Hagen og Tom Kibble), står bag de tre artikler om en Higgs-partikel og krediteres i dag samlet for den.

Alfred Nobels testamente tillader bare ikke, at prisen gives til mere end tre.

Den omstændighed har nu kickstartet en eksklusiv stoleleg med nationalpatriotiske undertoner.

Ved et møde om 'Higgs-hunting' i Frankrig denne sommer truede flere deltagere med boykot, fordi de tre amerikanere ikke var nævnt på plakaten sammen med de andre.

Amerikanerne blev nummer sjok

De franske arrangører forsvarede sig med, at den amerikanske gruppe kom sidst i feltet tilbage i 1964, og derfor ikke havde krav på æren.

Men det er en for letkøbt begrundelse mener andre.

»Ja, amerikanerne kom sidst, og de er svækket af, at de citerede de to andre artikler. Men det skete, efter deres egen var indleveret og skal mere ses som en gentleman-gestus,« forklarer Peter Hansen, lektor i partikelfysik ved Niels Bohr Instituttet, Københavns Universitet.

Flere eksperter påpeger også, at alle tre artikler er unikke og bidrager med hver deres brik. Derfor bør amerikanerne ikke ekskluderes, bare fordi de var de langsomste.

Peter Hansen mener for eksempel, at amerikanernes værk har større dybde, og det er derfor hans favorit.

Kvanteteoriens fader revsede amerikanerne

Det gik ellers lidt i tomgang i begyndelsen for både Peter Higgs og amerikanerne Guralnik, Hagen og Kibble.

Higgs' artikel blev først afvist af tidsskriftet Physics Letters med den begrundelse, at det var uden relevans for fysikken. Så skrev han et afsnit til og fik det i stedet udgivet i Physical Review Letters.

Amerikanerne var heldigere med publiceringen, men blev herefter kastet ud i et stormvejr. Så voldsomt, at Guralnik på et tidspunkt frygtede for sin karriere.

I sommeren 1965 fik han blandt andet verbale tæsk af Werner Heisenberg, der som en af kvanteteoriens fædre var en absolut sværvægter blandt fysikere.

Heisenberg kaldte ligefrem Guralniks teori for junk og postulerede, at han allerede selv havde udtænkt teorien for længst.

Higgs-partiklen er den sidste brik

I dag betragtes opdagelsen som en milepæl i udviklingen af Standardmodellen.

Modellen er egentlig ikke en model, men en teori, der forener de stærke og svage kernekræfter i kvantemekanikken med elektromagnetismen. Bortset fra tyngdekraften indeholder den derfor samtlige kendte naturkræfter.

Første spadestik til modellen blev taget i 1961 af amerikanske Sheldon Glashow - i øvrigt mens han var ansat som postdoc ved Niels Bohr Instituttet.

Han fandt som den første en måde at kombinere elektromagnetisme og de svage kernekræfter på.

Men Glashows teori kunne ikke forklare, hvorfor elektromagnetismens fotoner ingenting vejer, mens W og Z bosoner, der formidler de svage kernekræfter, har masse.

Løsningen kom med Higgs-mekanismen beskrevet i de tre artikler fra 1964. Alle var de dog stærkt inspireret af dele af japaneren Yoichiro Nambus arbejde fra 1961.

Higgs'en giver alting masse

Higgs-mekanismen beskriver, hvordan et Higgs-felt er ophav til alle elementarpartiklernes masse.

I feltet skabes Higgs-partiklen ved spontane symmetribrud, og den giver partiklerne masse ved at koble til dem. Jo stærkere kobling til Higgs-feltet, jo større masse.

Mekanismen blev dog først anvendelig i 1967, da Steven Weinberg og Abdus Salam fandt en måde at implementere den i Glashows elektrosvage teori.

Glashow, Weinberg og Salam delte Nobelprisen i fysik i 1979 for deres opdagelser. Yoichiro Nambu fik den i 2008.

Først på print, først til prisen

Den brede konsensus blandt fysikere om, at alle tre artikler skal krediteres for Higgs-partiklen, hjælper dog ingenting over for Nobelkomitéen.

»Komitéen plejer at lægge meget vægt på, hvem der var først. Hvis amerikanerne skal komme i betragtning, skal de derfor kunne dokumentere, at de havde offentliggjort teorien tidligere, eller at deres forskning bidrog med afgørende nyt i forhold til de forskere, der publicerede først« fortæller Henry Nielsen, lektor emeritus i teknologi- og videnskabshistorie ved Institut for Videnskabsstudier, Aarhus Universitet.

En logik, der gennemsyrer al videnskab og teknologi.

Henry Nielsen nævner for eksempel, hvordan Graham Bell indleverede sin patentansøgning på telefonen kun få timer før Elisha Gray 14. februar 1876 og dermed fik et afgørende forspring.

»Det var ærgerligt for Gray, når man tænker på, at telefonen regnes for 1800-tallets mest profitable opfindelse,« noterer Henry Nielsen, der blandt andet sammen med Keld Nielsen har bidraget til og redigeret bogen Nabo til Nobel fra 2001.

Da lusk og list gav en Nobelpris

Peter Hansen kender alt til amerikanernes frustration.

I starten af 1980'erne deltog han sammen med det ene af to forskerhold i kapløbet om at finde W og Z bosonerne ved partikelacceleratoren i CERN. Begge hold vidste, at findelønnen var en Nobelpris og begge vidste, at en spurt nærmede sig.

Peter Hansens hold, ledet af franskmanden Pierre Darriulat, tabte.

»Vi fandt dem faktisk samtidigt, men lederen af det andet hold drev gæk med os. Han bad os vente, fordi nogle af resultaterne var lidt usikre, mens han selv havde indsendt sin egen artikel,« fortæller Peter Hansen. Chefen for det andet hold hed Carlo Rubbia, og han modtog i 1984 Nobelprisen i fysik sammen med lederen for det tekniske team bag CERNs accelerator, Simon van der Meer.

Videnskabshistorikeren Henry Nielsen kalder det »et stærkt risikobetonet chancespil«, fordi opdagelsen af W og Z bosonerne ligesom en eventuel Higgs-partikel vil afhænge af statistik.

Publicerer man inden, der er statistisk evidens nok for tilstedeværelsen af partiklen, risikerer man at tabe ansigt i den videnskabelige verden.

En verden uden Higgs?

De efterhånden aldrende herrer bag de tre artikler får dog ingen pris, inden Higgs-partiklen er fundet. Og der er dem, der tror, at det aldrig sker.

Lidt længere nede af gangen fra Peter Hansen på Niels Bohr Instituttet sidder Jørgen Beck Hansen, også lektor i partikelfysik.

Ifølge ham er Higgs-mekanismen 'en stor lap på et kludetæppe'.

»Higgs-mekanismen ligger godt nok inden for teoriens rammer, men det er en modifikation, vi har indført for at få modellen til at passe. Det er derfor muligt at forklare masse med alternative teorier uden en Higgs,« påpeger han.

Fem års skattejagt

Jørgen Beck Hansen mener tidsfristen for at finde Higgs-partiklen er omkring fem år. Er dens eksistens ikke bevist der, må Standardmodellen opgives.

»LHC'en kører i øjeblikket med halv energi og holder helt pause i 2012 for at blive klargjort til at kunne yde maksimumstyrke fra 2013. Her vil man så begynde at lede de mest sandsynlige steder og derfra udvide søgningen. Desværre er der områder, hvor Higgs'en kan gemme sig i mange år,« forklarer han.

De mange milliarder brugt på partikelacceleratorer er dog ikke spildt, hvis Higgs'en ikke viser sig.

Jørgen Beck Hansen påpeger nemlig, at de mange forsøg i så fald vil afkaste dyrebar viden om, hvad Standardmodellen skal erstattes med.

Lev længe!

Det bedste, de seks kan gøre, er derfor at leve længe og samtidig krydse fingre for, at det lykkes den yngre generation af eksperimentalfysikere at spotte Higgs-partiklen i nogle af de 600 millioner proton-kollisioner pr. sekund, den største accelerator, LHC'en ved CERN, frembringer.

Nobelkomitéen kan også vælge kun at give prisen for den eksperimentelle opdagelse og på den måde helt undgå at skulle skuffe tre af fysikerne.

Tidligere har man dog for det mest honoreret både teorierne og eksperimenterne.

En sådan beslutning vil heller ikke fjerne komitéens hovedpine, for lignende stolelege vil sikkert opstå i fremtiden, forudsiger Henry Nielsen.

»Idéen med at give prisen til én person passede fint til videnskaben i starten af 1900-tallet, men ikke i dag, hvor store teams står bag frembringelserne.«

Bag en eventuel opdagelse af Higgs-partiklen vil der for eksempel stå en hel sværm af flere hundrede måske tusinde fysikere.

Insulin: To vindere og to tabere

Insulin, der i dag holder millioner af sukkersygepatienter i live, blev første gang isoleret i 1921. Allerede året efter blev stoffet givet til diabetikere og året efter igen - i 1923 - udløste opdagelsen af det nye mirakelmiddel en Nobelpris i fysiologi og medicin.

Men personfnidder truede med at forvandle uddelingen til en skandale.

Fire personer krediteres i dag for opdagelsen, hvoraf to af dem fik Nobelprisen. Den canadiske mediciner Sir Frederick Grant Banting og den skotske læge John James Rickard Macleod.

Banting var den store videnskabelige drivkraft. Han fik først idéen til at isolere insulin og forelagde den for Macleod, som på det tidspunkt var professor ved University of Toronto i Canada. Banting fik lov at låne hans laboratorium sommeren over, mens Macleod tog på ferie. Samtidig blev han tildelt to medicinstuderende som assistenter: Charles Best and Clark Noble. Men Banting skulle kun bruge en, så Best og Noble slog plat og krone om jobbet. Best vandt.

Med på holdet var også den canadiske kemiker James Bertram Collip, der hjalp med at rense insulinen.

I efteråret 1922 anmodede Karolinska Instituttets Nobelkomité i Sverige om nominerede til næste års pris.

Danske August Krogh, der i 1920 selv fik Nobelprisen, havde besøgt laboratoriet i Toronto, og som den eneste nominerede han både Banting og Macleod. Han overvejede også unge Best, men droppede tanken igen. Efter en hemmelig afstemning valgte Instituttet at følge Krogs anbefaling og tildele prisen til Banting og Macleod.

Men nu brød en længe ulmende konflikt i firemandsgruppen ud i lys lue. Banting og Best følte, at det var dem, der havde udført alt rugbrødsarbejdet, mens Macleod bare holdt ferie eller tog imod fine gæster, der kom fra nær og fjern til Toronto for at høre om den epokegørende opdagelse.

Da Banting fik nyheden om tildelingen af prisen, eksploderede han derfor af vrede og truede med at boykotte uddelingen.

»Jeg ville skrive til Stockholm, at ikke alene ville jeg nægte at modtage prisen, men de (Nobelkomitéen, red) og det gamle fjols til Krogh kunne skride ad helvede til. Jeg bad Fitzgerald (ven, red) nævne én idé i hele forskningen, som var opstået i Macleods hjerne,« fortalte Banting senere om sit raserianfald.

Han fandt det skandaløst at skulle dele prisen med Macleod, mens Best var blevet forbigået. Banting tog dog til Stockholm, men valgte at dele pengepræmien med Best.

Macleod gengældte ved at dele sin andel med Collip.

Dramaet undgik mediemøllen, selv om flere journalister havde lugtet blod. Måske fordi en af reporterne på opgaven - en ung senere Nobelprisvinder, Ernest Hemingway, - var overbebyrdet med arbejde og træt af Toronto.

Kilde: The Discovery og Insulin, Michael Bliss, McClelland and Stewart Inc, Canada, 1996 og Henry Nielsen, lektor emeritus i teknologi- og videnskabshistorie ved Institut for Videnskabsstudier, Aarhus Universitet