Oppdatert  10.9.2008 kl.14:00-15:00

Nettprat om «mini Big Bang»

Bjørn Hallvard Samset.

I en gigatunnel 100 meter under bakken i Sveits håper forskerne å lage et «mini Big Bang».

  • Følg partikkelforsøket direkte hos AftenpostenTV

    • Verdens største partikkelakselerator (LHC) startet i dag ved den europeiske organisasjonen for kjernefysisk forskning (CERN).

    Hvorfor er eksperimentet er så viktig?

    Bjørn Hallvard Samset er postdoktor/forsker i fysikk ved Universitetet i Oslo, i gruppen for partikkelfysikk. Han deltar i et av eksperimentene ved CERN som en av omlag 50 norske forskere og ingeniører.

    Onsdag svarte han på lesernes spørsmål.

    Hvorfor er dette så stort?
    Mari, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Mari, om man synes dette er stort avhenger vel av hva man er interessert i. Vi prøver å finne svaret på en del ganske grunnleggende spørsmål om hvordan universet har blitt slik det er - hva skjedde i det første sekundet, hva er den mørke materien vi vet at det er massevis av der ute, hvor mange romdimensjoner finnes det (!) etc. Jeg observerer at mange synes dette er veldig spennende, og det gjør jeg jo selv også. Det er kanskje ikke så lett å si noe om hvorfor vi liker å undre oss over slike ting, men jeg tror det er noe gannske grunnleggende i det. Vi undrer oss fra vi er veldig små og fortsetter vel med det mesteparten av livet. Noen av oss er heldige nok til å få undre oss på heltid, og dessuten være med på et eksperiment som kan komme med noen svar. Til alle de andre som også synes det er gøy så skal vi prøve å fortelle om hva som foregår fremover - håper vi klarer å få dere også til å synes det er spennende og stort. Det var dessverre det jeg rakk i dag - tusen takk for alle gode spørsmål, og beklager til de av dere jeg ikke rakk å svare til.

    Kan du si litt om hvordan den enorme mengden data fra LHC skal behandles?
    Bob, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Bob, gjerne, siden dette er noe vi jobber mye med ved vår gruppe i Oslo. LHC vil lage opp til 1Gb/s med data, og selv datasenteret på CERN kan ikke håndtere alt dette. Etter maks 30 minutter må dataene sendes videre (etter at de har fått en slags første behandling og rensing), og for å talke dette har vi store datasentre rundt om i verden som står klare til å ta imot. Vårt eksperiment, ATLAS, har 10 slike, og ett av dem er spredt rundt de nordiske landene. Når dataene så er trygt lagret, må vi fysikere kunne komme til dem på en praktisk måte. Jeg liker å jobbe på laptop'en min, men den har bare en 40Gb harddisk... For å løse dette har vi utviklet noe som kalles grid computing, der et nettverk av titusenvis av prosessorer og maskiner står klare til å hjelpe oss. Jeg skriver et analyse-program på laptop'en, sender det ut på grid, og så må grid-nettverket ta seg av å finne maskiner som kan kjøre programmet og finne dataene. Så kommer svaret tilbake til meg, slik at bare den helt endelige analysen gjøres på min laptop. Slik jobber alle fysikerene i alle eksperimentene - det er den eneste måten vi klarer å håndtere datamengdene på. Utvikling av grid software har dermed blitt en av de utfordringene vi må løse for å få dette til å virke.
    (Dette er muligens litt off-topic.) Jeg er 19 år, og svært interessert i fysikk. Etter å ha hørt foredraget ditt på åpen dag på UiO i mars i år har jeg peilet meg inn på partikkelfysikk, men jeg har ikke begynt på studiene enda. Jeg er imidlertid litt betenkt i forhold til jobbmuligheter, samt hvilken lønn man kan forvente. Har du noen innspill på det? Vil næringslivet ha bruk for en partikkelfysiker, for eksempel? På forhånd takk!
    Jørgen, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Jørgen, vi opplever til stadighet at studenter som går ut fra vår gruppe blir plukket opp av nærlingslivet og får gode (og godt betalte) jobber. Det du lærer i en fysikkutdannelse ved UiO er egentlig mest en generell kjennskap til naturen, hvordan bruke dette til å løse problemer, hvilke verktøy har man (matematikk, IT, ...) - en som kan alt dette vil alltid være interessant for næringslivet. Akkurat nå er arbeidsmarkedet svært bra - dette svinger så klart en del, men alle jeg kjenner som har fullført en master-grad (MSc) i fysikk har fått jobb etter kort tid.
    Hei Lurte bare på hvorfor man har en bedre mulighet for å påvise Higgs bosonet i LHC enn i andre, mindre, akseleratorer?
    Rune, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Rune, det er rett og slett fordi vi pakker mer energi inn i hver kollisjon enn man har kunnet gjøre tidligere. Ut fra den berømte ligningen E=mc² ser vi at energi kan gå over til masse, og det vi gjør her er å prøve å lage en partikkel som er veldig tung - d.v.s. den har høy masse. Høy masse krever høy energi. Dessuten vil vi få mange flere kollisjoner per sekund enn tidligere, så - siden Higgs vil være ganske sjelden selv om den finnes - har vi større sjanse til å finne nåla i høystakken. Det kan forøvrig skje at Fermilab i USA finner Higgs før oss - hvis de er raske og heldige (og Higgs finnes, da). Vi får se.
    Hvilke konkrete teorier og teser er det som nå kan stå foran en endelig bekreftelse, evt avkreftelse ved forsøkene i CERN? Og hvordan vil hvert enkelt forsøk være satt opp tidsmessig? Vil det være mange små delforsøk med respektive resultater kommende fortløpende? Eller er det et stort forsøk og så mange måneder med analyse, for så å komme med store rapporter? Mulig jeg formulerte meg vanskelig her nå, men alt i alt lurer jeg bare på hvor ofte vil vi få servert resultater? ;)
    jostein, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei jostein, det virker slik at maskinen LHC vil kollidere så mange protoner som den klarer (i minst 10 år fremover), og så vil eksperimentene prøve å ta bilder av så mange av dem som mulig. Slik sett er det "ett" forsøk som bare fortsetter så lenge vi får lov. Men det vi så gjør med disse bildene, avhenger av hvilken fysikk vi vil prøve å se på - det er ganske fleksible eksperimenter. Vi vil sikkert komme med nye resultater minst en gang i året, forhåpentligvis oftere. Hva håper vi å bekrefte/avkrefte? Det er en partikkel til som er forutsagt av teoriene våre - Higgspartikkelen - og som vi ikke har sett enda. Denne vil vi enten finne eller avkrefte - innen 3-4 år. Så er det noen som tror at naturen kan være "supersymmetrisk". Det betyr at for hver partikkel vi i dag har sett, så må det finnes en superpartner - altså får vi dobbelt så mange partikler i naturen. Dette høres litt søkt ut, men det løser en det problemer vi har med forståelsen vår av naturen. Hvis det stemmer, såklart. Ved LHC vil vi kanskje kunne se sporet av slike supersymmetriske partikler, men vi vil ikke kunne avkrefte dem hvis vi ikke ser noe. ...og såklart mange, mange andre ting. Følg med :-)
    Blir (rå)dataene fra disse eksperimentene tilgjengelig for alle forskere rund om i verden? I motsatt fall hvordan bestemmes det hvem som skal få lov å analysere hvilke deler av ekspeimentet og få sine navn på publikasjonene som kommer i kjølvannet av disse eksperimentene?
    Nome, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Nome, godt spørsmål. Fysikerene som er med på LHC er inndelt i "kollaborasjoner", grupper på 300-1500 fysikere, som jobber på samme eksperiment. Innenfor disse eksperimentene er alle dataene tilgjengelig for alle, og alle navnene (!) vil komme på forfatterlistene. Dette reflekterer at det er veldig mange oppgaver innen et slikt eksperiment - bygging, utvikling, testing, kjøring av datanettverk - i tillegg til å prøve å gjøre selve fysikk-oppdagelsene. Vil man være med i en slik kollaborasjon så er det gjerne en viss prislapp - f.eks. kan Universitetet i Oslo si at "vi stiller med 10 heltidsforskere og forskningsrådet betaler en kontingent til CERN", og hvis eksperimentet synes det er nok (og har behov for folk) så får man være med. I praksis får alle som vil være med - hvis du har arbeidstid å avse.
    Hvordan vil det gå med en person hvis han kommer i veien for dette protonet når det har nådd sin toppfart?
    Håvard, Trondheim

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Håvard, ett enkelt proton er ikke farlig, selv ikke ved disse energiene - vi har utviklet oss i en bakgrunn av kosmisk ståling med til tider mye mer energi enn vi klarer å lage i eksperimenter. Dette er vi "vant" til. Men hvis du kom i veien for hele strålen, med alle sine milliarder av protoner, så ville det nok være verre. Det er veldig gode sikkerhetssystemer ved CERN for å sørge for at ingen, absolutt ingen, er igjen under bakken når strålen skrus på. (Personlige nøkler, ID-kort, iris-scan m.m.)
    Hva menes med "protonstråler". Er det en hel masse protoner? Et sted leste jeg at disse protonstrålene har kinetisk energi tilsvarende 400 tonns tog som kjører i 150 km/t, mens det flere steder har stått at kollisjonen som skal skje tilsvarer to mygg som kolliderer. Hva er sammenhengen her? Til slutt, hva er ditt stalltips. Vil dere påvise Higgs-bosonet eller ikke?
    o, oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei o, helt riktig, en "stråle av protoner" er en haug av protoner som flyr etter og rundt hverandre. Som et slags tog. Konkret blir de sendt inn i ringen i bunker - eller hauger - og vi kommer på det meste til å ha 56 hauger etter hverandre hver vei i ringen. Det blir ganske mange protoner og ganske mye energi i strålen (se sammenligning med hangarskip i et annet svar) - dette med to mygg er energien i en enkelt kollisjon. Og Higgspartikkelen? Vi vet ihvertfall at vi kommer til å oppdage eller avkrefte den, og vi kommer nok uansett til å få hint om hvor massen til elementærpartiklene kommer fra (som er grunnen til at vi trenger Higgspartikkelen i utgangspunktet). Om denne grunnen er Higgsmekanismen, slik mange tror, eller noe som ligner, er ikke godt å si. Jeg tror den kommer til å bli funnet, men jeg har ikke noen gode, vitenskapelige grunner til å tro det... Vi får se :-)
    Hei Bjørn! Henviser til Tore sitt tidligere spørsmål. Hvordan kan dere "se" strålen i detektoren når det ikke er noen kollisjoner? Passerer den ikke bare rett igjennom?
    Mats, Stockholm

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Mats, vi ser ikke på selve strålen, men på feltet den lager. Så mange protoner som flyr forbi lager noen ganske kraftige elektriske og magnetiske felt, og disse er lette å plukke opp. Så å se på strålen uten å ta på selve protonene er (heldigvis) ganske greit.
    Hvem betaler for dette?
    Katt, Dal

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Katt, det betales av de 80 landene som er med på LHC-prosjektet, så til syvende og sist er det skattebetalere som tar regningen. Er det verdt det? Gitt hvor mye interesse oppstarten i dag har hatt så virker det som om ganske mange mener det, men det må såklart den enkelte vurdere. At LHC er bygget betyr at 80 regjeringer eller forskningsråd har sagt at de synes det er verdt pengene. (Og hvis du sammenligner pengebruken med alt det militærmaskineriet som lages og brukes rundt om i verden, så er LHC og fysikk i det hele tatt ingenting i forhold. Så lenge dette er tilfelle så vil jeg si at våre penger er vel anvendt.)
    OK Dette er fett... Håper vi begynner med litt mer slike ting i framtiden. Er det muligheter for å kunne bruke denne forskningen til noe litt mer materialistisk som feks. Lage våpen, oppvarming og andre ting man kan bruke til nyttige og unyttige formål?
    Joachim, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Joachim, våpen hverken håper eller tror jeg at det kommer ut av dette, men annen teknologi blir det. Vi må kjøle ned det indre av maskinen til lavere temperatur enn det ytre rom, og det må være tommere (bedre vakuum) der inne enn det ytre rom. Dette blir det god kjøle- og vakuumteknologi av - kanskje ikke så viktig for deg og meg, men viktig for storindustrien som da kan drive mer effektivt. Og IT er et annet godt eksempel - vi utvikler noe som kalles grid computing, der vi kan koble sammen hele maskiner og ikke bare web-området på maskinen slik www gjør i dag. Vi er avhengige av slik teknologi for å kunne se på all informasjonen fra eksperimentene - og dette kommer til deg og andre nett-brukere innen få år. (Noen må bare få en genial ide til bruksområde først - noen her som har en god en?)
    Leser at dere sammenligner dette med 2 mygg som kolliderer. Sammen med ditt svar her om at det i snitt kolliderer to protoner noen millioner ganger i sekundet. Sett at du kjører 2 mygg i lyses hastighet og kolliderer de (hvis det hadde gått) ville du ha fått litt energi skulle jeg tro. Gang dette med noen millioner ganger pr. sek i 30 sekunder. Så vil det da bli mye energi?
    Jarle, Bergen

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Jarle, ja det er helt klart mye energi i strålen på en gang. Hvis du tar begge strålene når de kommer med full energi, så har de omtrent like mye spark som et hangaskip som går med 30 knop. Dette er mye av grunnen til at akseleratorfolkene kommer til å bruke 1-2 måneder på å gå til full energi - hvis de ved en feil kjører strålen gjennom et av eksperimentene så gjør de stor skade på apparatene våre. Det er laget spesielle steder langs ringen ('beam dumps') der strålen kan slippes ut på en trygg måte.
    På hvilken måte lærer vi noe om hvordan verden oppstod,ved å gjennomføre disse forsøkene?
    Gullis, Horten

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Gullis, akkurat hvordan universet oppsto kan vi ikke si så mye om, men håpet er at vi kan si noe om hvordan ting var bare et brøkdels sekund etter Big Bang. Da var all energi i hele universet samlet på et bittelite område, og dette betyr at det var veldig varmt og tett. "Varmt" betyr at det er mye energi tilgjengelig, og ut av denne energien kan det skapes partikler (ut fra E=mc², hvis du kan den ligningen - energi er lik masse). Så hva har dette med LHC å gjøre? Vi putter også mye energi inn på et lite område, og får slik en miniatyrutgave av Big Bang. Såklart er det veldig langt opp til det virkelige Big Bang, men det er det beste vi per i dag kan gjøre i et laboratorium. Ved å se på hva slags partikler som lages i kollisjonene på CERN får vi et mini-blikk på hva som skjedde like etter Big Bang.
    Hei Jeg lurer på hvordan de skal få partiklene til å kollidere, og ikke bare gli forbi hverandre når de er så små? Kan de styres helt nøyaktig, eller er det tilfeldig hvis de treffer?
    Berit, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Berit, dette er helt riktig en av de store utfordringene for de som styrer maskinen. Det kalles "stråle-optikk", og er et fagfelt i seg selv. Helt konkret er det mange hundre små sensorer rundt om i ringen som måler hvor strålen er til enhver tid og hvordan den oppfører seg. Dersom noe er galt har de så veldig mange muligheter til å rette opp og finjustere - noe de gjorde masse av i dag bare for å få strålen rundt en eneste gang. Når strålene så krysser hverandre så er det fortsatt bare tilfeldig hvilke partikler som faktisk treffer hverandre, og om de i det hele tatt gjør det. Dette løser vi ved å ha veldig, veldig mange partikler i strålen på en gang slik at det i snitt kolliderer to protoner noen millioner ganger i sekunder (!).
    Hvis det er en vag mulighet for dannelse for sorte hull eller andre ting som kan ha store, dramatiske konsekvenser for hele kloden, hvorfor risikere det i det hele tatt? Og har dette gått gjennom noe internasjonalt råd på forhånd av?
    Eivind, Askim

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Eivind, en lang rekke av verdens absolutt fremste fysikkeksperter har vurdert alle disse spørsmålene, og konklusjonen er akkurat den man forsåvidt ventet på forhånd: Det er absolutt ingen fare for dramatiske konsekvenser. Noen blir så litt bekymret når de hører at så prominente folk har vurdert det seriøst, men dette er ikke fordi vi lurer på om det kanskje er en liten mulighet. Det er for å ta folks bekymring så alvorlig som bare mulig, og helst overbevise alle. Hvis du vil vite mer så finnes det et sammendrag av den nyeste rapporten tilgjengelig fra denne siden: http://www.fys.uio.no/publikum/lhc/
    Når starter eksperimentene ALICE og ATLAS?
    Tore Østgård, Oslo

    Bjørn Hallvard Samset : Hei Tore, i prinsippet er de "startet" allerede - da vi fikk stråle gjennom ringen i morgens så var alle de fire eksperimentene påskrudd og tok bilder. Skikkelige fysikkdata får vi i løpet av 1-2 måneder - frem til dette gjør vi tester av alle systemene, og ser altså f.eks. på teststrålen i LHC.