Anomal Tillvaro

Nu ska jag försöka mig på att förklara bakgrunden och varför dagens Nobelpris i fysik, förutsägelsen om higgspartikelns existens är ett utav de viktigaste någonsin. Jag väljer att formulera det som ”förutsägelse” då den egentliga upptäckten gjordes av forskarlag vid CERN och partikelacceleratorn LHC, hur akademin formulerar det vet jag inte ens men fick en sådan inspiration att skriva nu så om jag behöver ändra eller lägga tilla något så gör jag det senare.

 Det finns en omfattande brist på kunskap i detta område bland journalister och i medias rapportering. Jag blev faktiskt tvungen att stänga av live-rapporteringen från Aftonbladet för att mina öron blödde och det var i princip omöjligt att hålla frustrationen borta av all inkorrekt information. Förklaringar vad higgsbosonen egentligen gör känns undermåliga! Därför ska jag så koncist som möjligt förklara hur det verkligen ligger till.

Historik och vetenskap i dag

Om vi betraktar det ur ett historiskt perspektiv så har naturvetenskapen i dag jämfört med tidigare långt ifrån den status och får inte heller det mediala utrymme den tidigare fick utan har fått lämna plats åt pseudovetenskaper som genusvetenskap med mera. Jag är ganska kritisk till detta faktum och tror främst det beror på två saker. För det första så kom 1900-talets vetenskap till att bli mer och mer abstrakt och anti-intuitiv i och med den moderna fysikens intåg med kvantfysik och relativitetsteorierna. Den klassiska fysiken är betydligt enklare för folk att ta till sig och relatera till. Sedan tror jag också det beror på dagens undervisning. Hur skolväsendet är konstruerat, samhällets normer och hur vi i undervisningen numera fullständigt misslyckas att fånga upp ungas intresse och nyfikenhet i området. Det är enligt mig en stor skam men det ska jag inte gå in djupare på nu.

Einstein och det som lade grunden

Även om Einstein själv valde ett annat spår och inte alls godtog de kvantfysikaliska teorier som senare arbetades fram av andra forskare så erhöll han ändå en rockstjärnastatus efter 1916(bevisades för första gången kring 1919-1920) då han efter den kanske av människan intellektuellt största bedriften någonsin publicerade den allmänna relativitetsteorin. Den slog knock på allas tidigare uppfattning om världens uppbyggnad och bidrog enormt till stora frågor med sin beskrivning kring gravitation och rumtid.

Kvantfysik tog över efter Einstein

 Så till det som är relevant för Higgspartikeln. Kanske inte med samma celebra status, men i Einsteins fotspår följde fler ”rockstjärnor” och de härrörde från kvantfysiken värld med herrar som: Bohr, Heisenberg, Dirac, Schrödinger osv.  Tillsammans lade deras upptäckter och ekvationer grund till en teori som kom till att kallas standardmodellen.  Benämningen är aningen missvisande, den borde i stället heta ”standardteorin”.

Standardmodellen beskriver ingående de fenomen och interaktioner partiklar emellan och med standardmodellen så delas partiklar in i olika grupper. För att kort beskriva denna indelning så utgår den från partiklarnas egenskaper(laddning, spinn, mm). Kvarkar har nog många hört talas om, där uppkvark samt nedkvark är vad protoner(två upp- och en nedkvark) och neutroner(två ned- och en uppkvark) består av som i sin tur är de två beståndsdelarna i atomkärnan. Det finns fyra andra kvark-partiklar vilka snabbt sönderfaller. För att fortsätta med atomen som exempel så känner nog de flesta flesta till den tredje beståndsdelen - elektronen som utgör en grupp i standardmodellen kallad ”leptoner”. Det kan vara lite lurigt att hålla isär begreppen och om vi håller oss elementarpartiklar och introducerar en tredje grupp, kraftbärande partiklar – ”bosoner”  så räcker det för förklara higgspartikelns mekanism.

Higgspartikeln klassificeras nämligen i enlighet med standardmodellens konstruktion som boson. Den särskiljer sig däremot till gaugebosonerna med att den har ett nolltaligt spin. Utan att gå in djupare på vad som menas med spin så var det ändå viktigt(…förmodar jag) vid upptäckten av higgspartikeln då det visade sig att bosenen man funnit hade just spin=0.

En kort beskrivning av kraftbärande partiklar är emellertid på sin plats. Det är nämligen dessa som överför de fyra kända naturkafterna – elektromagnetismen, starka och svaga kärnkraften och (gravitationen). Då gravitationens kraftbärande partikel(graviton, spin=2)  endast är hypotetisk och ännu inte funnen samt att gravitationen inte är förenlig med standardmodellen exkluderar jag den i fortsättningen.

Däremot har vi hittat gaugebosonerna:

Gluon: Överför den starka kärnkraften, den kraft som binder de tidigare nämnda kvarkarna till protoner och neutroner.

W+, W- och Z:  Förmedlar den svaga växelverkan. Det vi vardagligt kan observera i radioaktivt sönderfall.

Foton: Bärare av elektromagnetismen. Den kraft vi tillsammans med gravitationen kommer mest i kontakt med. Det är denna kraft som verkar mellan atomerna, som till exempel motverkar hela jordens gravitation mot vår kropp, så att vi inte trillar rakt genom marken.

Teorin bakom och upptäckten

Teorier framtogs i det tidiga seklet och ur teorierna kunde förutsägelser om partiklar existens göras. Det teoretikerna kommer fram till testas senare via experiment och observationer, och det var först vid partikelacceleratorernas uppkomst som teorierna på allvar kunde testas och det är i denna miljö vi funnit alla i dag kända partiklar. För att snabbt beskriva det skulle man kunna säga att standardmodellen förklarar de kvantmekaniska företeelserna endast vid existensen av ett higgsfält och dess partikel higgsbosonen. Även om denna partikel under en lång period inte hittades så antogs den ändå existera för att utan den så faller nämligen standardmodellen samman och skulle behövts omarbetas eller förklaras felaktig. Därför har det gäckat världens alla partikelfysiker, samtidigt som många också velat att den inte hittats så att nya dörrar, till nya teorier öppnats.

Två av dem som framtog teorierna om higgspartikeln är inte föga förvånande årets nobelpristagare Peter Higgs(som till och med fick partikeln kallad efter sig) och Francois Englert. Det har inte varit helt okontroversiellt rörande teorins uppkomst och vilka som har haft störst del i den. Det är dock en annan fråga och spekulationerna har även florerat kring huruvida priset ska tilldelas teorins skapare eller de forskarlag som till slut fann partikeln. Eftersom det i enlighet med Alfred Nobels testamente priset maximalt får tilldelas tre personer för en upptäckt så är det lätt att anta att akademin gjorde lätt för sig. Vem ska tilldelas ett pris när ett forskarlag på hundratals personer hjälps åt? Nu har man visserligen redan frångått testamentet otaliga gånger med att priset ska tilldelas en viktig upptäck från föregående år.

Higgsbosonens plats i standardmodellen

Då var det till slut dags att förklara Higgsbosonens plats i standardmodellen. Vi har klargjort att det är en elementarpartikel av typen boson med spin=0.  När det kommer till övriga elementarpartiklar så kunde man inte, innan teorierna om higgsfältet förklara hur de fick massa. Till exempel när det kommer till tidigare nämnda W/Z-bosonerna så skulle de enligt teorierna ”pre-higgs” vara masslösa men så var inte fallet när de observerades, hur kom sig detta? Förklaringsmodellen visade sig ligga i ett higgsfält som genomsyrar all rymd i hela universum, med en partikel(higgspartikeln) som växelverkar med elementarpartiklarna och beroende på hur mycket de växelverkar avgör hur mycket massa den får. Inte så enkelt att skapa sig en bild av det, min bästa beskrivning i att försöka visualisera blir nog att försöka se det som en friktion av partiklar i rörelse genom en tjock massa. Ju mer friktion den har genom massan desto mer massa får den.

En vanlig missuppfattning när det gäller higgs är att higgsfältet ger upphov till all materias massa vilket är väldigt fel. Nu börjar min tankeverksamhet gå ner på sparlåga men vill minnas att den endast står för någon enstaka procent av till exempel en vanlig atoms totala massa. Reserverar mig för fel här.

Det viktiga i att man nu hittat Higgs är enligt mig inte att det förklarar den massa för de partiklar som omfattas, utan att upptäckten sluter ett hål och drar streck över ett frågetecken som funnits i standardmodellen. Forskarvärlden kan nu lägga mer energi på övriga frågor: Mörk materia, mörk energi, kvantgravitation, strängteori. etc. Lycka till!

/A