ENORMT INSTRUMENT:I dag er det ikke lett å få øye på dimensjonene til det enorme Atlasinstrumentet, men da det ble montert høsten 2005, var dimensjonene åpenlyse. (Bilde: Cern)
ENORM: Atlasdetektor-skisse. Den grå, lille streken nederst på midten er en person. Det illustrerer hvor enrom detektoren faktisk er. (Bilde: Cern)
BRAKER SAMMEN:To protonskyer kolliderer midt i den enorme Atlas-detektoren og fanges opp av et stort antall sensorer. (Bilde: Cern)
UNDER GENÈVE:Hele den 27 km lange akseleratorringen med instrumentene ligger rundt 100 meter ned i fjellet på grensen mellom Sveits og Frankrike. (Bilde: Cern)

Snart testes tidsmaskinen

Gigantisk datamengde

I dagens internettbaserte verden snakkes det ofte om hvor mye mer data vi genererer pr. år. Internett kan bare gå hjem å legge seg i forhold til hva som produseres av Atlas-detektoren. I hver av de 100 millioner kanalene som kommer ut av detektoren blir det tatt 40 millioner målinger. Hvert sekund!

Det er selvfølgelig så ufattelig mye at det knapt ville vært mulig å behandle en slik datastrøm. Derfor brukes 2000 CPU-er til å redusere datamengden i sanntid. Til sammen vil rundt en milliard protoner kollidere hvert sekund, og resultatet fanges opp av de 40 millioner målingene. De aller færreste av dem inneholder interessant informasjon,. Derfor blir antallet redusert til rundt 200 i sanntid. Og det er de som inneholder informasjon det er verdt å se nærmere på.

På tross av alle knepene som brukes for å redusere datamengden blir det enorme mengder. Til sammen lagres en mengde som tilsvarer 20 000 meter med CD-er lagt oppå hverandre hvert år.

For å prosessere alle disse dataene har Cern bygget opp et gridsystem av 200 datasentre via 15 hovedfordelingsentre over hele verden og datastrømmen distribueres rundt til disse. Bare 15 prosent av dataene behandles ved Cern. Gridløsningen er en veldig billig måte å behandle data på fordi den utnytter ledig kapasitet på eksisterende datamaskiner.

Til sommeren er alt klart for de første forsøkene i den nye akseleratorringen ved Cern i utkanten av Genève. Etter over ti års arbeid skal de første protonskyene sendes mot hverandre med en svimlende hastighet; over 99,999999 prosent av lyshastigheten. Når de motgående skyene møtes, vil noen protoner smelle i hverandre. Resultatet er en situasjon lik den da verden var veldig ung. Med veldig menes da verden var et 10 -10-dels sekund.

Stor energimengde

Large Hadron Collider (LHC) er navnet på det gigantiske instrumentet som er bygget som et spleiselag mellom en rekke nasjoner. Instrumentet, som nå snart er klart til start, ligger i en 27 km lang sirkulær tunnel 100 meter under bakken. I det meste av tunnelen er det plassert noe som ser ut som et stort rør. Inne i dette er det 9300 magneter som omslutter to partikkelrør. De mest kritiske magnetene er de 1232 15 m lange dipolmagnetene som holder partiklene i bane rundt LHC. Det er i disse rørene protonene akselereres opp til den enorme hastigheten.

Når protonstrålen er akselerert, består den av skyer av protoner med 7,5 meters mellomrom. I topphastighet går strålen rundt ringen 11 000 ganger hvert sekund. Hver protonsky består av 1,15*10 11 protoner (omtrent like mange som det er stjerner i Melkeveien) og de kolliderer 40 millioner ganger i sekundet.

Supert

Det ville være alt for energikrevende å skape det kraftige magnetfeltet med konvensjonell teknikk. Derfor blir magnetene kjølt ned til 1,9 grader Kelvin slik at strømlederne blir superledende og nesten ikke møter motstand. Denne temperaturen er kaldere enn i det ytre rom. Kjøleanlegget ved LHC er åtte ganger større enn noe annet i verden.

For at protonstrålene skal bevege seg uhindret beveger de seg i vakuum. Innsiden av ringen i LHC er det tommeste stedet i solsystemet vårt. Når strålene farer rundt i ringen, har de en energi som tilsvarer den kjemiske energien i 80 kg TNT.

Atlas

Det eksperimentet det knytter seg størst interesse til i LHC er Atlas-detektoren. Det meste rundt Atlas er ekstremt, og det må det være for å fravriste naturen de vanskelig tilgjengelige hemmelighetene. Detektoren er 25 meter i diameter, 46 meter lang og veier 7000 tonn. Den inneholder 300 mil med elektriske kabler og 100 millioner elektronikkanaler.

I detektorens indre ledes de to protonstrålene sammen og kolliderer. Skjønt, på tross av den enorme mengden protoner er det bare noen av den som kolliderer. Likevel er energien stor nok til at det dannes nye eksotiske partikler, og det er de man ønsker å måle eksistensen av.

Selve detektoren kan beskrives om et av de største digitalkameraene i verden. Mens et vanlig digitalkamera måler lys, måler disse sensorene mange flere bølgelengder og partikler, i flere lag utover fra kollisjonspunktet, Resultatet er både digital og analog informasjon.





Jakten på det ukjente

Det er flere ting forskerne ved Cern håper å få ut av forsøkene fra sommeren.

Den forståelse vi har av universet er ikke fullstendig. Bl.a. kjenner vi ikke opprinnelsen til masse og hvorfor noen partikler er tunge og andre ikke har masse i det hele tatt. Jakten på den såkalte Higgspartikkelen som kan forklare dette, er derfor viktig. Hittil har ingen sett snurten av denne partikkelen, men stemmer teorien, skal LHC være kraftig nok til at vi kan måle den for første gang. Hvert 100. sekund vil det kunne oppstå en slik partikkel.

Forskerne håper også å få bevis for de såkalte supersymmetriske partiklene som kan forene teoriene rundt de fundamentale kreftene i naturen. Med dagens metoder kan vi bare observere fire prosent av energien i universet. Kanskje LHC kan bidra til å belyse teoriene rundt den såkalte mørke materien, som mange tror er nettopp supersymmetriske partikler, og energien som er en forklaringsmodell for det som mangler. Kanskje vil man kunne se effekter av ekstra romlige dimensjoner som mange fysikere mener må til for å forklare det hele.