Large Hadron Collider er kommet ud af sit vinterhi
more_vert
close
close

Vores nyhedsbreve

close
Når du tilmelder dig nyhedsbrevet, accepterer du både vores brugerbetingelser og at Mediehuset Ingeniøren og IDA group ind i mellem kontakter dig angående events, analyser, nyheder, tilbud etc. via telefon, SMS og e-mail. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
værd at vide

Large Hadron Collider er kommet ud af sit vinterhi

Cern CMS
Forberedelser til installation af en ny Pixel Tracker i den store CMS-detektor ved LHC under den lange nedlukningsperiode, der nu er afsluttet. Pixel Tracker medvirker til skille data, der opstår fra forskellige partikelkollissioner.

Så er protonerne igen på rundfart i Large Hadron Collider. Efter et teknisk stop på 17 uger, hvor både acceleratorringen og de store detektorer har fået det store eftersyn og installeret nye dele, er den komplekse maskine nu igen ved at blive kørt ind - og om kort tid begynder den egentlige dataopsamling.

I år forventer man at kunne opnå flere kollisioner og opfange flere data end nogensinde før.

Partikelfysikere benytter den lidt besynderlige enhed inverse femtobarn - hvor en invers femtobarn nogenlunde svarer til 10^39 partikelkollisioner pr. kvadratcentimeter - til at beskrive antallet af sammenstød.

I 2016 høstede man 40 inverse femtobarn, i år håber man at nå 45.

Med et nyt fødesystem til LHC fra SPS (Super Proton Synchrotron) har teknikerne fået flere parametre at skrue på, så de kan have endnu flere protonbundter på samme tid i acceleratorringen og flere protoner i hvert bundt.

Den helt afgørende faktor er dog i hvor lang tid, man har stabile beams i acceleratoren. I 2015 lå man på 35 pct. af tiden, det blev forbedret i 2016 til 49 pct. I år skal man mindst holde dette niveau - og naturligvis meget gerne øge det.

Det interessante er naturligvis, hvad vi kan forvente af de mange nye data.

Mange håber stadig, at man kan finde såkaldte supersymmetriske partikler, så man kan få udvidet Standardmodellen med alle de kendte elementarpartikler, som til trods for sin store succes med at beskrive verden ikke kan være hele sandheden om naturen.

Men det vil jeg nu ikke sætte mine penge på. Allerede sidste år måtte mange forskere erklære, at de havde tabt væddemål på supersymmetriske partikler. Nogle af taberne erkendte deres nederlag i København ved et symposium, hvor Stephen Hawking også var til stede.

Læs også: Stephen Hawking: »Jeg ville også have stemt nej«

Sidste år så man antydningen af ny fysik - udover Standardmodellen - ved data fra den mindste af de fire detektorer ved LHC.

Læs også: Nyt resultat fra LHCb: Partikelfysik eller clickbait?

I år vil det vise sig, om der var tale om en tilfældig fluktuation, eller om dette signal stadig kan ses, når datamængden vokser. Men jeg minder om, at man i 2015 så spor af en såkaldt 750 GeV-partikel, som de mange data i 2016 kunne vise kun var en tilfældig fluktuation.

Partikelfysikerne skal nok få glæde af de mange data, de får i hus, til at fintune deres modeller, men det ligger ikke ligefrem i kortene, at vi får en ægte sensation. Men man har naturligvis lov at håbe.

Axioner renser ud

Det er ikke kun ved LHC, der sker spændende ting på Cern, hvor man, som vi tidligere har omtalt mange gange, også udfører forskning relateret til skydannelse og antistof.

Mindre kendt er at Cern også har et teleskop, der leder efter hypotetiske partikler af mørkt stof kaldet for axioner.

Observationer med Cern Axion Solar Telescope eller CAST i perioden 2013-2015 er netop blev offentliggjort i Nature Physics.

Axioner er opkaldt af Nobelprismodtageren Frank Wilczek efter et rengøringsmiddel. “Since they clean up a problem with an axial current;” har han forklaret.

Mørkt stof er så at sige 'opfundet' for at forklare, hvordan galakser holder sammen på alle deres stjerner, og hvordan galakser samler sig i galaksehobe.

Til trods for flere indirekte observationer, der understøtter formodningen om mørkt stof, som stort set kun vekselvirker med almindelig stof via tyngdekraften, så har eftersøgningen efter partikler af mørkt stof ikke båret frugt efter mange års forsøg med store detektorer flere steder i verden.

Hidtil har man mest fokuseret på partikler, som kaldes wimps - for weakly interacting massive particles.

Læs også: (5) Partikel af mørkt stof: »Jeg holder det hele sammen«

Men da ingen wimps er fundet, er interessen for andre kandidater til partikler af mørkt stof steget. Det gælder axionerne, som man kan tænke sig har endog meget lav masse.

Læs også: Nyt forslag: Mørkt stof skal findes med simpelt elektrisk kredsløb

Hvis axioner findes - og det er stadig tvivlsomt - så vil de bl.a. dannes i Solen og sendes i retning af Jorden. Teorien siger, at axioner under et stærkt magnetfelt kan omdannes til helt almindelige fotoner - og derved kan vi se, om der er axioner i strømmen af energi og partikler fra Solen.

Nu bruger Cern i forvejen meget kraftige magneter i Large Hadron Collider, så CAST er udstyret med en ni meter lang dipolmagnet, der tidligere har siddet i LHC-ringen, med en feltstyrke på 9 tesla.

Den nye artikel beskriver, at CAST ikke har set spor af axioner, men observationerne har sat helt nye grænser for koblingsstyrken mellem axioner og fotoner, og man begynder nu at nærme sig et system, der kan detektere axioner, hvis de altså findes.

Men som Maurizio Giannotti fra Barry University i Florida skriver i en kommentar i Nature Physics, så bærer CAST præg af, at magneten ikke er designet til eftersøgning efter axioner.

Det gør det vanskeligt at manøvrere den rundt i forhold til Solens bevægelser på himlen, så den kun kan bruges til observationer et par timer om dagen.

Et nyt og større axion-observatorium IAXO, der kan blive 100.000 gange bedre end CAST, er nok det, der skal til, hvis man skal have en seriøs eftersøgning efter axioner, mener Giannotti.

Et forslag fra 2013 vurderede, at udstyret til IAXO vil koste tæt på 400 mio. kr. - alene magneten vil koste mere end halvdelen.

Det kan synes som en voldsom satsning på at lede efter noget, som måske slet ikke findes, men så længe det ikke er oppe i milliardklassen, er det måske ikke helt umuligt at forestille sig, at det kunne blive en realitet en dag.

Det bliver dog næppe til noget, før wimp-folkene måtte give helt op. Og de har stadig enkelte skud tilbage i bøssen.

Cern har produceret denne timelapse video, der viser, hvordan CAST følger Solen om formiddagen og aftenen.

Klimapause?

Vi skifter spor til et emne, som mange har meninger om, og hvor data ikke altid er lige så lette at analysere som data fra LHC.

Utallige artikler er skrevet om, at den globale opvarmning mellem 1998 og 2012 tog sig en pause i forhold til den generelle udvikling i perioden siden 1951. Eller gjorde den?

Det har forskere fra tekniske universitet ETH i Zürich set nærmere på i en artikel i Nature.

Til venstre ses den globale gennemsnitstemperatur beskrevet ved tre datasæt og vist som en afvigelse (anomali) i forhold til gennemsnitstemperaturen i perioden 1981-2010. Der ses ikke umiddelbart den store forskel. Når man viser data som tendens i form af ændring over en periode på 10 år, bliver de små forskelle tydelige - ikke mindst forskellen mellem de to HadCRUT-data, som bl.a. adskiller sig ved, at HadCRUT4 har den bedste globale dækning. Forskerne fokuserer i deres artikel også på det forhold, at temperaturstigninger i korte perioder altid vil ligge både over og under den generelle trend. Over korte tidsrum skal der indimellem være en ‘pause’ i forhold til den generelle tendens. (Grafik: Nature)

Hovedpointen er, at hvis man sammenligner usammenlignelige data med hinanden, så går det galt.

Men holder man tungen lige i munden, så giver data os anledning til være mere overbeviste end nogensinde om den menneskelige påvirkning af klimasystemer, konkluderer Iselin Medhaug og hans tre kolleger.

Som Nature skriver i sin leder om dette emne, "så viser den nye artikel, at ‘klimapausen’ ikke giver nogen som helst anledning til fundamentalt at revurdere vores forståelse af klimasystemet."

Et andet bidrag om denne problematik kan i øvrigt læses i Environmental Research Letters fra 25. april.

Schrödingers katte avler nye og større katte

Afslutningsvis er der nyt fra grænselandet mellem kvanteverden og den makroskopiske verden.

Er der en egentligt grænse for, hvornår kvanteverdens begreber som superposition forsvinder? Det er noget, som fysikere synes vil være Værd at Vide, så det er et emne, der forskes intenst i disse år, og som også skal studeres i et nyt grundforskningscenter på DTU.

Læs også: Ny dansk grundforskning: Find kvanteinternet - og Schrödingers kat i stor udgave

I Schrödingers oprindelige tankeeksperiment fra 1935 var en kat både død og levende, indtil en observatør tog sig sammen til at se efter, om katten rent faktisk var det ene eller andet.

Forskning har vist, at denne tilsyneladende absurditet kan bekræfte eksperimentet, når man har at gøre med kvanteobjekter.

I denne opstilling parres to 'katte', så der opstår en ny 'kat', som er mere end dobbelt så stor, som de oprindelige katte. (Grafik: Nature Photonics)

Men hvor store 'katte' kan man lave, der er i superposition af to tilstande, død eller levende, eller to steder på samme tidspunkt. Det er noget, som DTU-forskerne vil undersøge, men som andre forskere også har bud på, hvordan skal gøres.

I 2003 fremlagde en australsk forskergruppe et forslag til, hvordan man kunne blande eller parre to 'katte' og få et afkom i form af en større 'kat' - altså et kvantesystem med flere partikler end de to ‘forældrekatte’. I det aktuelle tilfælde består ‘kattene’ af fotoner.

Nu har en russisk-canadisk forskergruppe udført dette eksperiment til at fremavle store 'katte'.

Med en succesrate på 20 pct. lykkedes det forskere ud fra 40.000 små 'katte' bestående af gennemsnitligt 1,4 fotoner at fremavle 'katte' med i gennemsnit 3,4 fotoner, beskriver forskerne med tilfredshed i en artikel i Nature Photonics.

De påpeger, at metoden kan benyttes iterativt, så man i princippet kan fremavle endnu større katte. Dermed skulle det blive muligt at se, om der er en grænse mellem kvanteverdenen og mikroverdenen, og hvor denne i givet fald er, forklarer de med stolthed i en pressemeddelelse.

Det er nu nok ikke helt så simpelt i praksis, som det lyder, men vi kan da konstatere, at Schrödingers katte nu også er blevet avlsdyr.

Kommentarer (0)