Vi sparar data i cookies, genom att
använda våra tjänster godkänner du det.

Christoffer Petersson vid sin svarta tavla med ekvationer i arbetsrummet på Chalmers.

Chalmersforskare söker universums hemlighet

Häromåret upptäcktes Higgs-partikeln vid världens största partikelfysiklaboratorium CERN. Det gav upphovsmakarna Nobelpriset i fysik. Nu testas en ny modell vid CERN, en modell framtagen av Chalmersforskaren Christoffer Petersson. Det han letar efter är universums allra minsta byggstenar. Förhoppningen är att kunna förklara vad mörk materia egentligen består av.

Partikelacceleratorn vid CERN i Schweiz, världens största, startade upp igen i början av juni efter en längre tids reparationer och uppgraderingar. Nu är kollisionsenergin nästan dubbelt så hög som senast, vilket gör det möjligt att genomföra nya experiment och eventuellt upptäcka nya elementarpartiklar – de minsta beståndsdelar som vårt universum är uppbyggt av.

För några år sedan fick upptäckten av Higgs-partikeln stort genomslag i medier världen över. Då kunde CERN-laboratoriet bevisa att partikeln fanns. Men teorin att en sådan partikel existerade skrevs ned redan på 60-talet av de båda fysikerna Peter Higgs och François Englert. De fick 2013 Nobelpriset i fysik.

En av de nyare modeller som nu testas vid CERN är framtagen av Christoffer Petersson, forskare i teoretisk partikelfysik vid Chalmers, tillsammans med två italienska kollegor.

Varför väljer CERN att testa just er modell?

- Det vet jag faktiskt inte, de är väldigt hemlighetsfulla, säger Christoffer Petersson med ett skratt. Men det är fantastiskt roligt och spännande. Många av de modeller som testas skrevs ned för flera decennier sedan, men vi publicerade vår modell 2012. Så det är kul. Jag tror att det kan handla om att vi gör en väldigt direkt koppling mellan Higgs-partikeln och mörk materia, på ett sätt som ingen annan gjort. Vi vet fortfarande inte vad den mörka materian i universum består av, det är ett forskningsfält som är väldigt populärt just nu.

Är den stora upptäckten, att få en modell uppkallad efter dig?

- Haha, Petersson-modellen! Ja, det hade ju varit kul men det är inget jag tänker på dagligen. Nej, det som driver mig är faktiskt ren nyfikenhet. Man strävar hela tiden efter att göra den bästa möjliga beskrivningen av vad universum består av. Trots att mänskligheten nått så långt i sin förståelse av universum är det fortfarande så otroligt mycket vi inte vet. Allt det vi kan se och vet vad det är uppbyggt av utgör bara fem procent av universums innehåll. Tjugofem procent utgörs av mörk materia. Sjuttio procent består av mörk energi, vilket är något som driver universums expansion och som vi inte vet så mycket om.

Har du alltid varit ett mattesnille?

- Nej, jag tyckte det var rätt tråkigt med matte och fysik när jag gick i skolan. Däremot har jag alltid varit fascinerad av astronomi och universum, och det intresset har aldrig dött ut. Så småningom insåg jag att om jag skulle kunna förstå hur universum fungerar krävdes kunskaper i matte, och på den vägen är det.

Den så kallade standardmodellen är en teori som beskriver vad allt vi ser omkring oss är uppbyggt av. Den talar också om hur dessa minsta beståndsdelar, elementarpartiklarna, växelverkar med varandra. Den sista pusselbiten var just Higgs-partikeln, och när den kunde bekräftas 2012 var standardmodellen komplett. Den visar vad universums allra minsta beståndsdelar är, den vänder blicken inåt.

– Men, kan man ju tänka, vänta nu lite, sakta i backarna! Vad händer om vi vänder vårt teleskop utåt i stället, ut mot universum och rymden? Då är vi inte så kaxiga längre. Vi kan mäta hur snabbt stjärnor rör sig i våra galaxer, och vi vet att givet den massa som vi kan se rör sig stjärnorna alldeles för fort. Av det drar vi slutsatsen att det finns mer massa i galaxerna som vi inte kan se, och den kallas mörk materia. Det måste alltså finnas materia där ute som är uppbyggd av något annat, något som vi inte vet vad det är. Och standardmodellen kan inte förklara mörk materia. Det kan man däremot göra med vår modell.

Kan du förklara vad er modell går ut på?

- Det finns ett teoretiskt problem med standardmodellen som vår modell skulle hjälpa till att förklara. Jag brukar använda en bild: Tänk dig att du går in i ett rum. Där står ett bord, och på bordet står en blyertspenna och balanserar på stiftet. Och man tänker va? Så kan det inte vara, det måste finnas ett snöre eller någon magnet som håller upp pennan? För att få standardmodellen att stämma så är man tvungen att bara anta att pennan av någon okänd anledning står och balanserar, trots att det verkar ytterst onaturligt.

- Vi har därför gjort en mer omfattande modell, där det är helt naturligt att pennan står och balanserar. I den liknelsen kan man säga att vår modell innehåller ett snöre som håller upp pennan. Snöret är i själva verket en typ av symmetri som kallas supersymmetri och som förutspår att för varje känd partikel måste det finnas ytterligare en som vi inte känner till. Och i vår modell kan Higgs-partikeln sönderfalla och delvis bilda mörk materia, något som inte heller är möjligt i standardmodellen. Experimenten vid CERN ska ge svar på om de nya partiklar vi föreslår verkligen existerar.

Hur fungerar det när en modell testas vid CERN?

- Partikelacceleratorn Large Hadron Collider (LHC) består av en 27 km lång ring som ligger hundra meter under marken. I den skickas protoner i två strålar som går åt varsitt håll, och när de kolliderar skapas energi som kan omvandlas till att skapa andra partiklar. Det krävs enormt mycket energi för att det ska hända. Protonerna rör sig nästan med ljusets hastighet och åker 11 000 varv per sekund. Många partiklar i standardmodellen är instabila, vilket betyder att omedelbart efter att de skapats så sönderfaller de och omvandlas till andra, stabila partiklar. Vid kollisionspunkterna finns detektorer, som jättestora digitalkameror, som registrerar och fångar in de partiklar som skapades i kollisionerna.

Christoffer Petersson håller en del populärvetenskapliga föredrag och har även haft workshops för gymnasieungdomar om partikelfysik.

Varför är det viktigt?

- Dels hjälper det mig själv med att förstå och förklara forskningen på den nivån. Dels vill jag gärna sprida budskapet och väcka intresse hos unga för forskning och vetenskap. Om fler fick upp ögonen för att det vi håller på med kan ge svar på sådana häftiga frågor som vad universum består av, då tror jag att fler skulle bli intresserade.

När kan CERN ge svar på om er modell stämmer?

- Den körning som startat nu kommer att pågå i ett antal år. Det behövs mycket data, det räcker inte att den typen av kollisioner som man letar efter sker en gång utan det måste ske många gånger för att en modell ska anses vara bevisad. Så det är omöjligt att säga någon tidpunkt.

Vad skulle hända om er modell skulle visa sig stämma?

- Det skulle vara ett stort steg framåt för vår förståelse av universum, och förändra vår uppfattning om naturens fundamentala byggstenar.

Christoffer Petersson om ...

... sin syn på världen?

- Vi sysslar med de största frågorna man kan tänka sig - vad består universum av? Vad är mörk materia? Vilka är naturens allra minsta beståndsdelar? Finns det något vi missat där, finns det något mer? Men jag ser på världen i termer av matematiska modeller bara när jag jobbar. Jag har inga problem att koppla bort arbetet på min fritid och kunna njuta av vackra saker utan att fundera över dess minsta beståndsdelar.

... vad som väckte intresset för partikelfysik?

- Som ung var jag väldigt intresserad av astronomi, av stjärnhimlen. Jag var otroligt fascinerad av universum, och den fascinationen har aldrig försvunnit. Jag har alltid varit mest intresserad av det jag inte förstår, sökt mig till det. Inom partikelfysiken ställer vi så extremt ambitiösa frågor. Vi vill ha en teori som beskriver allting i universum. Det är oerhört spännande att vara en del i att försöka ta fram det.

... nyttan av forskning kring partikelfysik?

- Det handlar inte om något specifikt praktiskt problem som ska lösas, utan forskningen drivs av nyfikenhet på universum. Men det har visat sig att den här typen av nyfikenhetsdriven forskning ofta ger en positiv spinn off. På 80- och 90-talet gjordes liknande experiment vid CERN där man fick fram så mycket data att man var tvungen att hitta ett nytt sätt att kommunicera data ut till forskare runt om i världen. Det lade grunden till world wide web. Nyfikenhet på naturen har i alla tider drivit utvecklingen framåt.

Fakta: Christoffer Petersson

Ålder: 36 år.

Bor: Göteborg

Gör: Forskare i teoretisk partikelfysik i Göteborg och Bryssel

Bakgrund: Doktorerade i teoretisk fysik vid Chalmers 2010. Hade under 1,5 år en forskartjänst vid CERN 2009-2010, där intresset för just partikelfysik väcktes. Har sedan dess haft forskartjänster i Madrid och Bryssel, och har just nu en delad tjänst mellan Université libre de Bruxelles och Chalmers.

Aktuell: Hans modell, som kopplar samman Higgs-partikeln med mörk materia, testas just nu vid CERN, världens största partikelfysiklaboratorium som ligger på gränsen mellan Schweiz och Frankrike.

Vill du veta mer om hur GP arbetar med kvalitetsjournalistik? Läs våra etiska regler här.