Professor Kenneth Österberg – jakten på elementarpartiklar

25.4.2018
Det är inte lätt att observera elementarpartiklarna, universums minsta byggstenar. Trots det görs nya fynd hela tiden. I fjol hittades kvasipartikeln Odderon.

Få forskare nämner ett misslyckat forskningsprojekt som en av höjdpunkterna i sin karriär.

Kenneth Österberg, Helsingfors universitets nya professor i experimentell elementarpartikelfysik, anser att en av höjdpunkterna i hans karriär var undersökningarna som gjordes med LEP-kollideraren i slutet på 1990-talet, där man bland annat försökte hitta Higgsbosonen.

– Vi trodde redan att vi hade kommit den på spåren. Efteråt förstod vi förstås att vi hade haft fel. Med det var en oerhört inspirerande tid, minns Österberg.

Vid årtusendets skifte revs LEP för att bana väg för dess uppföljare, Stora hadronkollideraren (Large Hadron Collider). Österberg har fortsatt sin forskning med den nya kollideraren.

I fjol gjordes ett märkbart fynd, när kvasipartikeln Odderon som består av tre gluoner observerades för första gången.

Gluonerna, som håller ihop kvarkarna och är den kraftförmedlande partikeln för den starka kraften, har varit svåra att lokalisera, eftersom de antingen är bundna till andra partiklar eller förekommer bundna till varandra såsom partiklar vilka är svåra att entydigt identifiera.

I kollisionerna observerades dock att protonerna utbytt något som inte motsvarade tidigare observationer. Enligt beräkningar var det fråga om kvasipartikeln Odderon, som består av tre gluoner.

När Österberg berättar om experimentet talar han om ett stabilt protonpar. I verkligheten tog mötet några biljondelar av en biljondelsekund.

Man kunde inte heller direkt observera gluonsystemen. Deras uppdykande måste tolkas indirekt på basis av deras interferens med fotonerna.

– Det känns fantastiskt när man har observerat någonting med hjälp av komplicerad apparatur, analyserat sina observationer länge, får det att gå ihop och märker att allt fullständigt motsvarar förväntningarna. Att standardmodellen för partikelfysik trots sin relativa enkelhet verkligen fungerar i praktiken och motsvarar observationerna av partikelkollisioner.

Den största utmaningen inom elementarpartikelfysiken är ändå att nå utöver standardmodellen.

– Alla vet att standardmodellen bara är en approximering, men hittills har den stämt bra. Upptäckten av ny fysik skulle få sin början om vi hittade någonting som inte längre kunde förklaras av standardmodellen, berättar Österberg.

– Men det kan hända att vi skulle behöva ännu mer effektiva apparater än den stora hadronkollideraren för att komma så långt.

Vid CERN ansvarar Österberg för fysikanalyserna inom TOTEM-experimentet, som undersöker interaktionen mellan protoner.  För experimentet har det utvecklats ny observationsapparatur, som kan mäta partikelstrålarna med en precision av pikosekunder, dvs. biljondelssekunder. Något av en överraskning är att dessa även kan användas inom medicin.

– När en patient bestrålas i hadronterapi är det viktigt att stråldosen kan bestämmas så exakt som möjligt. Diamantdetektorerna som vi har utvecklat kan möjliggöra en ännu exaktare dosering av partikelstrålar.