#1964 # förutsade några fysiker, varav en var Peter Higgs, att det måste finnas ytterligare en partikel i Standardmodellen. Denna partikel skulle kunna förklara varför partiklar har massa. De fick vänta ända till den #4 # juli #2012 # då deras idéer bekräftades genom upptäckten av en higgspartikel vid CERN-laboratoriet utanför Genève i Schweiz. I CERN finns världens hittills mäktigaste accelerator, LHC (Large Hadron Collider). I acceleratorn skickar man protoner med #99,999999 # % av ljusfarten i en #27 k# m lång cirkelformad tunnel genom jordens bästa vakuum för att frontalkollidera i en detektor. I detektorn kan man "se" vad som sker i de här enorma kollisionerna. Protonerna är som säckar med kvarkar och de här superkollisionerna kan betraktas som kollisioner mellan kvarkarna inne i protonerna.

#12.14# LHC vid CERN-laboratorierna utanför Geneve.

I kollisionsögonblicket kommer det att uppstå en lika stor energitäthet som den man hade när universum bara var #10^{-12} # s gammalt! När protonerna kolliderar får vi således ett tillstånd av bara energi. I partikelfysikens underbara värld kan vilka partiklar som helst bildas ur dessa kollisioner. Fysikerna vill ha så många kollisioner som möjligt, eftersom sannolikheten då ökar att hitta just den partikel som man letar efter. Vid LHC lyckas man producera #20 - 40 # miljoner kollisioner per sekund!

För att kunna utföra experimenten med LHC har man behövt spränga flera teknologiska gränser. Den höga hastigheten som protonerna har när de kolliderar innebär att de snurrar runt mer än #10 000 v# arv per sekund i den #27 k# m långa cirkelformade banan, stor nog att rymma hela Malmö stad. I denna våldsamma hastighet kolliderar man två proton­strålar som är tunnare än ett hårstrå. Det krävs #1 600 # supra­ledande jätteelektromagneter för att böja protonstrålarna i cirkelbanan. I elektromagneterna går en ström på #11 700 # A genom ledningar nedkylda med flytande helium till en temperatur på #1,9 # K. Det är med andra ord ett av de kallaste ställena i hela universum, eftersom universum har en temperatur på ungefär #2,7 # K. Minsta rörelse i ledningarna skulle kunna skapa friktionsvärme som skulle få temperaturen att stiga lite just där. Då kan supraledningen upphöra, och så fort det blir lite resistans producerar den enorma strömmen massor av energi och magneten närmast exploderar.

Det krävs inte bara gedigna fysikkunskaper när man forskar utan också en hel del fantasi. En tid hade man problem med att strålarna ibland bara försvann och ingen hade någon bra förklaring till fenomenet. Man förde loggbok över händelserna och det var när en av forskarna skulle åka tåg som han såg sambandet mellan de försvunna strålarna och tågtiderna. När tågen kom satte de igång vibrationer i marken och trots att tunneln ligger ungefär hundra meter under markytan var det nog för att strålen skulle försvinna.

#12.15# Besök gärna CERN:s hemsida. Där finns t.ex. en avdelning "Education". Gå in på http://public.web.cern.ch

Resultatet av en kollision måste analyseras för att se om det ska sparas innan nästa kollisionsresultat kommer. Om det då kommer resultat från #40 # miljoner kollisioner per sekund så måste analysen gå väldigt snabbt. För att klara den data­frekvensen har man flyttat gränserna för det möjliga inom bland annat datateknologi. Världsrekordvakuumet är en annan sådan gräns som har flyttats. Flera tusen forskare och ingenjörer och specialister inom hundratals olika områden arbetar med LHC-acceleratorn.

Här ser du den senaste versionen av Standardmodellen sådan den ser ut idag. Lägg märke till att gravitonen inte finns med bland kraft­partiklarna. Gravitationen ryms inte inom Standardmodellen.

#12.16#

Det återstår en rad mysterier som Standardmodellen inte ser ut att kunna lösa.

När energitätheten blir mycket stor som i universums första sekunder eller i Svarta hål kommer gravitationen att spela en betydelsefull roll även på atomära avstånd. Men ännu har ingen lyckats kombinera gravitationen med Standardmodellen utan att få motsägelser. Det betyder att det behövs en bättre teori än den vi nu har. Många fysiker arbetar med en ny teori som ersätter Standardmodellens punkt­formade partiklar och tredimensionella rum med ett #11-# dimensionellt rum där partiklarna är vibrerande strängar. Teorin kallas för Strängteorin. Man har inte lyckats tvinga ur Strängteorin testbara förutsägelser om okända fenomen ännu, men om den håller, ser den ut att kunna förklara det mesta av det vi redan vet. Den ser också ut att kunna ge oss en gravitationsteori för atomära skalor. Men om man inte lyckas få den att förutsäga något som vi inte redan vet och som går att testa genom observationer av universum eller i experiment blir den kanske ännu ett av många teorivrak som kantar den väg som fysikvetenskapen har tillryggalagt innan den kom hit.

Det finns fler problem som Standardmodellen inte ser ut att kunna lösa, men kom ihåg att den kan lösa hela den myriad av problem som presenteras och har presenterats i #30 # års acceleratorexperiment. Den modell eller teori som efterträder Standardmodellen måste ändå innehålla det mesta av den.

#12.17# I det här kapitlet har vi varit tvingade att använda ord och begrepp som du inte har mött tidigare i kursen. Vi hoppas att du har lyckats hänga med ändå. Vi hoppas också att du går vidare härifrån med lite mer av din uppmärksamhet riktad inåt mot materiens innersta djup och ut mot kosmos.