Forskarane på CERN nærmar seg oppstart av den enorme partikkelakseleratoren LHC (Large Hadron Collider) som skal gjenskape the Big Bang. Fire detektorar skal avdekke kva som skjedde i pikosekunda etter at verda vart til. Ein av desse detektorane er ATLAS, og rett før påske nådde forskarane ved denne detektoren nok ein milepæl, då dei for første gong fekk testa at detektoren verkar som den skal og at kommunikasjonen mellom dei ulike delane fungerer.

– Kvar detektor består av fleire lag med mindre detektorar, og det har vore ei utfordring både å få dei til å verke kvar for seg og å få dei til å fungere i eit samspel. Teknologien er pusha til det aller ytterste, seier Heidi Sandaker, post doktor ved Institutt for fysikk og teknologi.

Saman med masterstudentane Kristine Helle, Alex Kastanas og Hilde Skjerdal har ho den siste tida jobba på skift for å overvake den avanserte ATLAS-detektoren, ein av dei to detektorane som skal gje forskarane eit meir generelt bilete av kva som skjer når partiklane kolliderer inne i LHC.

Konstant overvaking
På CERN får studentane tidleg eit stort ansvar for dei avanserte detektorane, og under testane før påske hadde UiB-studentar ansvar for tryggleiken til SCT-detektoren i ATLAS, som måler spor av ladde partiklar frå kollisjonspunktet. Detektoren treng døgnkontinuerleg overvaking når den er i drift, og både forskarar og studentar må vere på pletten natt som dag for å sjå til at mellom anna straumtilføring og kjøling fungerer som det skal. Dei stirrar på dataskjermane som formidlar bilete frå detektorane for å avdekke eventuelt uhumske i systemet eller datastraumen. Også fysikk på toppnivå krev litt rutinearbeid.

– Vi får i alle fall mykje arbeidsro på CERN, ler Hilde Skjerdal, masterstudent i fysikk.

Både ho og Alex Kastanas har vore på CERN i korte periodar fleire gonger, medan Kristine Helle var på sitt første besøk i det enorme fysikklaboratoriet i mars. Til saman har om lag 10 studentar frå Institutt for fysikk og teknologi pendla fram og tilbake, og særskilt store delar av sommaren har gått med for mange. Turen til Sveits tek dei imidlertid gjerne fleire gonger.

– Vi lærer mykje av å sjå på det som går føre seg, og forskarane deler gjerne på den kunnskapen dei sit inne med, seier Kristine Helle, masterstudent ved Institutt for fysikk og teknologi.

Studentane har bite seg merke i eit sterkt engasjement hjå dei involverte på CERN, og dei kjenner seg priviligerte som får høve til å delta i eit eksperiment som vonleg vil avdekke heilt ny kunnskap om verda omkring oss.  

Testar med kosmisk stråling
Under testane har forskarane førebels gjort seg nytte av kosmisk stråling.

– Kvart sekund vert vi bombarderte av naturlege partiklar frå det ytre verdsrommet. Når desse treff atmosfæra, vert det laga ei skur av partiklar som treff jorda si overflate. Nokre av desse partiklane er så energirike at dei går gjennom jorda og treff ATLAS som ligg om lag 100 meter under bakken. Før påske såg vi for første gong riktige partiklar gå tvers gjennom heile ATLAS. Det var eit stort høgdepunkt og eit viktig resultat av testinga, seier Sandaker.  

Når det endelege eksperimentet skal setjast i gong, vil forskarane sjølve føre partiklar produserte ved andre instrument på CERN inn i partikkelakseleratoren. Partikkelakseleratoren er ein 27 km lang sirkelforma tunnel, og består av to røyr, eller partikkelbaner, som går i kvar si retning. Når partiklane så er på plass inne i LHC, vil 1600 store supraleiande magnetar sørge for at dei bøyer av og går i sirkel. Elektromagnetiske felt skaper ei bølgje som får fart på partiklane, og i dei fire detektorane, skal partiklane i dei to motgåande banene kollidere.

– Under kollisjonen blir energien til partiklane frigjeven. Akkurat kva som skjer med energien er eit ope spørsmål. Noko av det kan bli til nye partiklar som ingen har sett før med eigenskapar vi aldri har studert, seier ho.

Detektoren fungerer som eit digitalt kamera, og forsyner forskarane med eit bilete av partiklane som oppstår i kollisjonen. Kva slags partiklar forskarane kjem til å få syne på, er det førebels ingen som veit.

Verdsrommet vi ikkje ser
I dag veit forskarane at den delen av universet som er synleg for oss, utgjer berre 4 prosent. Den resterande delen består av mørk materie og mørk energi. Håpet er at kollisjonane inne i LHC mellom anna kan avdekke kva slags partiklar denne mørke materien består av. Lukkast forskarane i det, har dei samstundes løyst ei av dei største gåtene i verda, gåta om kva som hindrar vår galakse i å gå i oppløysing.

ATLAS-detektoren kan kanskje også avdekke Higgs-partiklane, dei partiklane forskarane meiner gjev partiklar ulik masse. Desse signala kan vere blant dei første til å bli oppdaga etter oppstarten av LHC.

ATLAS eldast
Når LHC er starta opp, vil forskarar over heile verda kunne hente ut data frå eksperimentet gjennom datasystemet Grid. Alt er dermed lagt til rette for diskusjon og analyse av funna på tvers av landregrensene. I juni er det klart for nok ein testrunde ved ATLAS, og då skal forskarane ved UiB få sjekka om Grid fungerer optimalt med deira analysar. Heidi Sandaker håper på sterk interesse og engasjement frå fagmiljøet.

– Det hadde vore flott dersom vi i Bergen kan vere aktivt med i dette arbeidet frå starten. Då kan vi vere blant dei første til å analysere data frå LHC, seier ho.

Håpet er at forskarane kan sette i gong verdas største vitskaplege eksperiment på seinsommaren. Etter den tid må forskarane nytte tida godt. LHC, som fleire tusen forskarar har vore involverte i å planlegge og bygge over fleire år, har eit forventa livsløp på berre ti år.

– Dette er bestemt av levetida til detektorane. Partikkelkollisjonane gjev konstant stråling, og det gjer at detektorane eldast, seier Sandaker.

For mange kan nok ti år verke som ei æve, men når det er snakk om å avsløre fysikken sine best bevarte løyndomar, er det ikkje meir enn påkrevd.