Att sprida ljus över mörk materia

CERN är i dag mest känt för att husera världens största cyklotron - eller partikelaccelerator - och världens största laboratorium inom partikelfysik. Med hjälp av den stora Large Hadron Collider (LHC), som tas i bruk 2007, hoppas CERN och dess forskare kunna lösa några av de stora gåtorna inom partikelfysiken.

Världens största cyklotron är en tunnel som mäter 27 kilometeri omkrets och är placerad 100 meter under CERN:s anläggning i Genève. LHC:s kapacitet kommer att överskugga alla existerande instrument som undersöker partikelegenskaper.

Förväntningarna på vad den nya acceleratorn kan erbjuda vetenskapen är stora. Den har potential att bekräfta eller stjälpa de mest betydelsefulla vetenskapliga teorierna om universums ursprung.

Att ompröva fysiken

- Den teori vi har för att beskriva byggstenarnas grundläggande fysik och de av gravitationen oberoende krafterna bygger på förklaringen att de fundamentala partiklarna får sin massa från något som kallas Higgs fält, förklarar professor Torsten Åkesson, ordförande i European Committee for Future Accelerators (ECFA) och biträdande ordförande i den strategigrupp som har satts ihop av CERN:s styrelse.

- Om beskrivningen stämmer ska vi kunna skapa denna grundläggande partikel - Higgs - med hjälp av LHC. Om inte, måste vi tänka om när det gäller en stor del av fysiken.

Trots sin enorma storlek ser universum ut att vara tomt. Hittills har bara cirka fyra procent av all materia som finns kunnat observeras. En betydande del av det som är oupptäckt tros vara mörk materia. Flera teorier söker ta fram rimliga modeller för att kunna förklara vad mörk materia är. Enligt supersymetriteorin (SuSy) har alla grundpartiklar en motpart - en slags spegelbild. Förhoppningarna är att man en dag, när LHC är uppkopplad, ska kunna hitta en av dessa nya partiklar. Genom upptäckten av en sådan teoretisk partikel skulle man kanske slutligen kunna förstå vad mörk materia verkligen är.

I nuläget konstrueras fem olika experiment där man kommer att studera vad som händer när partiklar kolliderar i LHC. Dessa är ATLAS, ALICE, Totem, LHC-b och CMS.
 

Till nytta även för cancerpatienter 

ALICE-experimentet syftar till att undersöka hur materia samverkar och beter sig under högt tryck (liknande det som tros ha hänt precis efter Big Bang), i jakten på kvarkgluonplasma. Upptäckten skulle ge oss en bild av universums allra första ögonblick.
 
Ett annat spännande CERN-projekt, utan koppling till LHC, är förstudien kring Compact Linear Collider (CLIC). Tord Ekelöf, professor i elementarpartikelfysik vid Uppsala universitet förklarar:

- CLIC handlar både om forskning och utveckling. Projektet har som mål att utveckla en prisvärd teknologi för en linjär elektron-positronkolliderare.

En prisvärd linjärkolliderare skulle till exempel kunna bli ovärderlig inom medicinen och industrin. Men redan nu får cancerpatienter del av teknik som utvecklats vid CERN. Två exempel är PET-kameror som används regelbundet på sjukhus över hela världen och GEM (Gas Electron Multiplier) med tillämpningsområden inom bland annat medicinen. GEM kan användas när man tar röntgenbilder för diagnosticering och behandling av patienter.
 

Infrastruktur som inspirerar

CERN är även centrallaboratorium för mjukvaruutveckling inom Geant 4. Geant 4 simulerar partiklars väg genom material, men kan även komma att användas inom andra områden. Det handlar om spin-off effekter - om tillämpningar, teknologier och upptäckter som oupphörligen förbättrar och utvecklar varandra.

CERN kommer otvetydigt att spela en central roll inom framtidens partikelfysik- och acceleratorforskning och även inom det europeiska och internationella vetenskapliga samarbetet, eftersom de har i uppdrag att koordinera partikelfysikforskningen i Europa.

- Det är naturligt att CERN är det organ som marknadsför det europeiska och globala samarbetet och att Europa representeras av CERN i globala sammanhang, menar Torsten Åkesson.

CERN har redan slagit sig fram inom underhållningslitteraturen, i och med författaren Dan Browns bok Änglar och demoner. I berättelsen, som handlar om hur några personer vill störta Vatikanen, förekommer en bomb gjord av antimateria som stulits från CERN. Vad som är sant och vad som är rena fantasier kommenteras på CERN:s webbplats.

Elin Bergeås sammanfattar vad CERN har att erbjuda:
- Jag tror att CERN inspirerar människor. Alla partikelfysiker hamnar på CERN, förr eller senare, och när man samlar så många välutbildade människor på ett ställe kan fantastiska saker hända.

Text: Elizabeth Dacey

Denna text har tidigare publicerats i tidskriften "Facilities for future discoveries - focus on research infrastructure by the Swedish research council" från februari 2006. Texterna har anpassats till svenska av Helena Bornholm.