Partikeljakt klyver fysiker

Europeiska partikelfysiker har nu lagt fram sitt designförslag till en ny gigantisk partikelacceleratorring, med en omkrets på 100 kilometer. Nyligen har Kina också presenterat en designrapport för en lika stor accelerator. En annan internationell grupp arbetar med förstudier för en rak accelerator, som skulle byggas i Japan.

Acceleratorer har varit partikelfysikens arbetshästar under många decennier. När partiklar kolliderar vid hög hastighet bildas nya partiklar ur den frisläppta energin. På så vis har forskare kunnat upptäcka många nya partiklar och utforska hur de växelverkar med varandra. Den senaste stora upptäckten var när Higgspartikeln upptäcktes 2012 med hjälp av LHC på gränsen mellan Schweiz och Frankrike. Med sina 27 kilometer i omkrets är LHC den största partikelaccelerator som byggs.

LHC är nu stängd för uppgradering, men kommer att köras i cirka 15 år till. Sedan är frågan vad som blir nästa stora experimentsatsning. Forskare talar om att bygga en ”Higgsfabrik” för att framställa stora mängder Higgspartiklar så att de kan utforska dem i detalj. En annan möjlighet är att försöka nå högre energier och söka förutsättningslöst efter nya och okända fenomen och partiklar. Det finns också idéer om att satsa på flera mindre och mer specialiserade anläggningar för specifika typer av studier. I forskarvärlden finns många olika uppfattningar om vilken som är den bästa vägen att gå.

– Frågar du tio forskare får du tio svar, säger Sara Strandberg, universitetslektor vid Stockholms universitet som forskar om partiklar.

Diskussionen om forskningens mål och riktning pågår i hela partikelfysikvärlden, inte minst för att det saknas tydliga teoretiska motiveringar till var de nya stora upptäckterna kan göras (se till exempel Sökandet efter supersymmetri, i F&F 1/2019). Ritningarna på 100-kilometersringen är en inlaga i en pågående process för att ta fram en strategi för framtidens partikelfysikforskning i Europa och ställa upp prioriteringar för vad man ska satsa på. Men det finns också praktiska faktorer att ta hänsyn till, säger Sara Strandberg:

– Själv hade jag gärna sett den japanska kollideraren bli verklighet. Det hade varit bra om inte nästa projekt hade dragit ut på tiden så mycket.

Den raka acceleratorn i ILC Japan skulle gå relativt lätt och snabbt att bygga, men hittills saknas samarbetspartners som vill ta sin del av kostnaden på närmare 70 miljarder kronor. Om en ny gigantisk acceleratorring ska byggas i Europa beräknas mer än hälften av den beräknade kostnaden på 95 miljarder kronor gå till att bygga den tunnel som maskinen ska dras genom. Tunneln är också den del som tar lång tid att få färdig, innan själva acceleratorn kan konstrueras. Under tiden kan det bli en period då många experter står utan arbete.