Protonkrockar

av Heidi Backas Forum 2010-03, sida 34-37, 25.03.2010

Taggar: Personer: Dan-Olof Riska Teman: partikelkolliderare

PROFILE 2FOtonkrockal mv

FORUM FÖR EKOMÖMI OCH TEKNIK NR 3 2018

DAN-OLOF RISKA är övertygad om att forskarna gör intressanta upptäckter nu när världens största maskin, partikelkollideraren LHC, igen startats. Om Higgspartikeln hittas får vi svar på frågor om materiens minsta beståndsdelar - men samtidigt uppstår nya frågor om universums byggstenar.

HEIDI BACKAS TEXT KARL VILHJÄLMSSON FOTO X Det största experimentet någonsin har inletts vid det europeiska kärnforskningsinstitutet CERN i Genöve. Världens största maskin, partikelacceleratorn LHC (Large Hadron Collider), förväntas producera hittills oupptäckta elementarpartiklar. Fysikforskare från hela världen hoppas bland annat hitta den mytomspunna Higgspartikeln - eller något ännu mer exotiskt. Den finländare som har bäst insyn i vad som händer i Cern är DAN-OLOF RISKA. Han blev i december utsedd till viceordförande för Cerns förvaltningsråd (council), den högsta positionen en finländare haft i Cern.

Riska är också chef för Forskningsinstitutet för fysik (Helsinki Institute of Physics, HIP), ett nationellt forskningsinstitut gemensamt för HELSINGFORS UNIVERSITET, AALTO-UNIVERSITETET, JYVÄSKYLÄ UNIVERSITET, VILLMANSTRANDS TEKNISKA UNIVERSITET och TAMMERFORS TEKNISKA UNIVERSITET.

Partikelacceleratorn startades den sista februari för en körning som enligt planen ska räcka i två år. Maskinen körs på halvfart på kollisionsenerginivån 7 TeV (tera-elektronvolt) itvå år, för att sedan under tio månader uppgraderas till att köras med dubblerad kollisionsenergi (14 TeV), den ursprungliga målsättningen för LHC.

”Orsaken till att man inte kör energin på den absoluta toppnivån ge INTERYJU

Dan-Olof Riska Född:1944i Stockholm. Familj: Fru och dotter.

Bor: I Helsingfors.

Jobb: Chef för Forskningsinstitutet för fysik (HIP), vice ordförande för Cerns förvaltningsråd (council).

Utbildning: Teknologie doktor från Tekniska högskolan. Karriär: Biträdande professor på Michigan State University1974-81, professor i fysik på Helsingfors universitet 19802005, chef för

HIP 2000–.

nast är att man nu vill samla data som forskarna kan jobba med, de har väntat länge. Samtidigt minimerar man risken för tekniska missöden”, säger Riska.

LHC startades första gången i september 2008, men kort efter starten skedde en explosion som krävde en årslång reparation. Explosionen berodde på att en lödfog mellan supraledarna mellan två magneter hade utförts slarvigt. Det orsakade enlokalupphettning somledde till explosiv förångning av heliumgasen i supraledarna. 30 magneter skadades och måste bytas ut.

Partikelkollideraren startades på nytt i slutet av november 2009 och då fungerade allt utmärkt, enligt Riska. Maskinen kördes i tre veckor och samlade in data med en miljon partikelkollisioner som forskarna nu analyserar.

Större inflytande. Dan- Olof Riska har varit med i Cerns förvaltningsråd sedan 2003. Utnämningen till vice ordförande innebär en plats i presidiet, vilket ger avsevärt större inflytande. ”Skickar jag en fråga per e-post till Cerns personaldirektör får jag svar inom några timmar, det får inte en vanlig förvaltningsrådsmedlem? Cerns organisation och strategi styrs av förvaltningsrådet, där alla medlemsländer har en röst. Förvaltningsrådet sammanträde endast fyra gånger om året, men presidiet följer dagligen med verksamheten i Cern. Presidiet har stort inflytande på personalpolitiken, budgeten och strategin.

”Finlands allmänna intresse är förstås att Cerns resurser används på ett fokuserat sätt som leder till maximalt forskningsutbyte och samtidigt till att medlemsländerna får ett mervärde av sin verksamhet i Cern”

Könspolitiken är ett område Riska kommer att hålla koll på.

”Jag försöker bland annat övervaka att utnämningarna till viktig tjänsteri Cern sker enligt reglerna, så att det inte sker via old boy network?”

Riska har ett kontor i Genöve som han besöker ungefär en gång i veckan. Hanäridaglig kontakt med Cerns operativa ledning och med förvaltningsrådets ordförande MICHEL SPIRO, som har lett en grupp stora franska forskningsinstitutioner.

Finländska bidrag till LHC. Det är inte bara i Cerns förvaltning som Finland är synligt framme, själva LHC -kollideraren består också av många finländska komponenter. Dipolmagne HITTAS HIGGS?

Dan-Olof Riska tror att det inom ett år börjar läcka utresultat från forskningeni Cern. Verifierade resultat om Higgspartikeln kan vi vänta om ett par år.

terna som håller partikelströmmarnai sin bana är supraledande och en stor del av supraledarna har gjorts i Finland av LuUvATA, tidigare ouToKUMPU COPPER. All ström i magneterna matas in med strömkällor från Lahtis. Ändkupolerna i magneterna är gjorda med finsk pulvermetallurgi av METSO POWDERMENT.

Den mest synliga av de finländska produkterna är ändå stråldosmätare från RADos i Åbo. Alla forskare måste bära stråldosmätare, dosimetrar, då de gör experiment vid Cern. De är omedelbart avläsbara, vilket betyde att forskare efter varje arbetspass kan avläsa om och hur mycket strålning de utsatts för. Konkurrerande produkter innehåller en film som skickas till strålskyddsmyndigheterna för ut veckling, vilket tar ett par veckor. ”Det här var en vinnande teknologi. James Bond använder också Rados dosimetrar”, säger Riska.

Ger mer än det kostar. Finland har i flera års tid varit ett så kallat välbalanserat medlemsland i Cern. ”Volymen på våra industribeställningar överskrider Cerns mål sättning i förhållande till landets bidrag till Cerns budget”, säger Riska.

Åren 2005-2008 har Finlands faktor överskridit Cerns norm med 1,5. Också i värdländerna Schweiz och Frankrike överskrider industribeställningarna ländernas medlemsavgifter, eftersom de av praktiska orsaker får en hel del små beställningar.

Cerns offerttävlingar är öppna för industriföretag i alla medlemsländer. Det är sällan fråga om apparatur som finns färdig på hyllan, utan produktutveckling förutsätts. Efter en förhandsgallring, som väljer ut några få företag för att slututveckla den vinnande produkten i samarbete med Cerns ingenjörer, sker det slutliga valet.

”Det är inte alldeles lätt att få företagen att sätta resurser på det här. För att vinna offerttävlingen måste man ha en vinnande produkt när det gäller såväl pris och service som produktspecifikationer”, säger Riska.

De finländska företagen har också en Tekesfinansierad industriombudsman till sitt förfogande i Cern.

Inga svarta hål. Världens största experiment väcker inte bara nyfikenhet, utan också oro. Inför starten

UNIVERSUMS BYGGSTENAR.

“Vimåste nu försöka förstå vad den mörka materieni universum är. Om vi med LHC:s hjälp kan klargöra det har vi kommit långt”, säger Dan-Olof Riska.

hösten 2008 varnade några kritiker för att världen går under om partikelacceleratorn startas.

”Det finns alltid vetenskapliga amatörer som sitter och funderar på allt möjligt. De räknar fel och tror att en katastrof sker om partiklarna kolliderar så att det uppstår ett svart hål somäter upp hela jorden”, säger Riska.

Cern tog kritiken på allvar och lät en arbetsgrupp med ledande forskare från hela världen gå igenom de mer trovärdiga rapporterna och identifiera felen i dem.

Men tvisten är inte bara vetenskaplig, utan också rättslig. Två amerikaner har till exempel väckt ett krav i en domstol i Honolulu om att partikelacceleratorn inte ska starta.

”Cern är inte juridiskt ansvarig inför en domstol i Honolulu, men i USA kan det här ha en politisk effekt eftersom USA har bidragit till LHC”

USA:s energidepartement har krävt att rättsmålet ska förkastas som grundlöst, men behandlingen pågår ännu.

Dessutom har en tysk kemiprofessor vädjat till europeiska människorättsdomstolen i Strasbourg om att stoppa LHC.

”Europeiska människorätts domstolen har slutligt förkastat målet mot LHC. Ett liknande mål förkastades nyss av den tyska grundlagsrätten”, säger Riska.

Trots att maskinen nu har varit igång i olika etapper strömmar kritiska skriverier fortfarande in.

”Senaste vecka fick jag en utredning på 250 sidor av en indisk amatör, som anger att hela världen går under om vi startar maskinen”

Rapporten, som också skickades till Cerns generaldirektör och förvaltningsrådets ordförande, går vidare till arbetsgruppen.

”Forskarnaiarbetsgruppen måste nuta sig tid att söka feleni rapporten. Jorden träffas kontinuerligt av kosmisk strålning med enormt mycket större energi än vad LHC kan åstadkomma, och eftersom detta inte har lett till svarta hål visar det att det inte finns någon anledning till oro”

Räknefel och konspirationsteorier. För en fysikprofessor hör det till vardagen att leta efter fel i amatörforskning. ”Det kommer med regelbundna mellanrum in brev eller arbeten från amatörer, som till exempel säger att de har upptäckt att Einsteins relativitetsteori är felaktig. Det är myck FORUM FÖR EKOMÖMI OCH TEKNIK NR 3 201 ”Konkurrensen är hård mellan kollaborationerna. Vem hittar något först och vart går Nobelpriset? Det är en intensiv tävling et arbetsdrygt att först sätta sig in i personernas sätt att tänka och sedan hitta felen de har gjort”

Riska säger att det alltid finns feli rapporterna, men det svåra är att hitta dem.

”Man måste försöka lära sig det språk amatörerna använder, eftersom de inte använder samma språk som de som har en forskarutbildning. Vi försöker svara så hövligt som möjligt och om vi kan reda ut felen gör vi det?

Hur amatören reagerar då en fysikprofessor pekar ut felen i uträkningarna varierar enligt Riska beroende på personens utbildningsnivå.

”Till exempel ingenjörer tar det ofta på allvar och försöker korrigera sina fel. Men personer som saknar matematisk utbildning ser det som en konspiration, eftersom de inte förstår bevisföringen då de inte har den kunskap som krävs för att gå igenom de här frågorna ”Det är inte alls någon lätt fråga, man är lycklig varje dag det inte kommer ett brev av den här sorten”, säger Riska och berättar om en 20 år gammal incident.

En amerikan ringde via universitetets växel till Riska och frågade om han är professor i fysik. Personen berättade att han hade upptäckt att relativitetsteorin är fel.

”Jag frågade honom varför han inte ringde upp en av experterna på relativitetsteorinisin hemstad, Philadelphia. Då svarade han: ”Men förstår du inte att alla sover där! Det berodde på tidsskillnaden. Han satt där på natten och ville omedelbart ha tag på någon som kunde verifiera hans upptäckt. Han hade tittat på jordgloben för att se var i världen det kunde finnas ett universitet med en fysikprofessor som var vaken?

Just relativitetsteorin verkar vara ett irritationsmoment för amatörfysiker.

”Relativitetsteorin har irriterat självtänkare ända sedan Einstein publicerade den för snart 100 år sedan.

CERN = Deteuro der hur k ålnin leratorn Large

Hadron Collider (LHC), 100 meter under jorden vi den fr na bidrar till ipropartion till sinb nationalpr = Un h fortbildning för lärare iCern

Kvantfysiken är nummer två. Det här med svarta hål är nytt”

Riska säger sig dessutom ha märkt att hur tokig en idé än är så finns det alltid någon med doktorsgrad som säger att den är rätt.

”Man kan inte räkna med att alla som har forskarutbildning och doktorsgrad från något välrenommerat universitet är av samma åsikt, människor är människor?”

Materiens minsta beståndsdelar. I partikelacceleratorn LHC körs två protonstrålar i riktning mot varandra i en cirkelformad bana som är 27 kilometer lång. Protonstrålarna accelereras av magneter längs banan, och kolliderar med en kollisionsenergi på 7 TeV. Energin som då frigörs leder tillproduktion av nya elementarpartiklar. Syftet med LHC är att studera materiens minsta beståndsdelar. Higgspartikeln kan vara en av dem.

Det man i dag vet är att materien består av så kallade leptoner och kvarkar. Tre kvarkar tillsammans bygger upp protoner och neutroner, somisin tur bygger upp atomkärnorna. I atomerna finns också elektroner som är de lättaste leptonerna. Elektronerna är grunden för all kemi eftersom atomernas kemiska egenskaper bestäms av deras elektroner.

Partiklarnas växelverkningar förmedlas av en tredje typ av partiklar, bosoner.

”Det finns en elegant matematisk teori för partiklarnas växelverkningar som kallas för standardmodellen. Den överensstämmer med alla data som vi hittills har samlat. Men den kan inte förklara varifrån partiklarna får sin massa”

Ett sätt att förklara partiklarnas massa är genom en Higgspartikel.

”Det är en matematisk modell för generering av elementarpartiklarnas massa. Med standardmodellen kan man inte bestämma Higgspartikelns massa, så man vet inte ens med säkerhet om den finns?

Om Higgspartikeln hittas sker de enligt Riska antagligen inom ett-två år. Men att hitta Higgspartikeln är bara ett steg mot att förstå hur materien är uppbyggd.

”Om Higgspartikeln eller flera olika Higgspartiklar hittas betyder det att det också finns andra partiklar. Higgspartikeln löser ett problem, den beskriver hur massan uppstår. Men den medför ett nytt problem, som kan motverkas av en ny klass av partiklar som vi ännu inte har upptäckt. De kallas för superpartners. Möjligtvis är det de här superpartnerna man kan iaktta i universum i form av så kallad mörk materia”

Vem får Nobelpris? Riska är övertygad omatt forskarna kommer att hitta någonting i LHC, men ingen kan vara säker på precis vad som upptäcks.

”Experimentalisterna hoppas på att hitta något ännu mer exotiskt än en Higgspartikel. Glädjen skulle vara enorm bland experimentalisterna om de hittar något som teoretikerna inte har förutsett. Det här är mänskligt, det driver konkurrensen?”

För att iaktta kollisionerna melan protonstrålarna har man byggt fyra stora detektorer nere i tunneln. Varje detektor har en egen forskarkollaboration som består av upp till 2 000 forskare.

”Konkurrensen är hård mellan kollaborationerna. Vem hittar något först och vart går Nobelpriset? Det är en intensiv tävling”, säger Riska.

Han ser Cern som en bra morot för att stimulera ungdomar att söka till krävande teknisk utbildning.

”I Cern kommer de in i internationellt grupparbete i en väldigt konkurrensdriven miljö, där teknikerna talar franska, forskarna talar engelska och mamma är långt borta. När de har doktorerat eller slutfört sina projekt får de ofta bra tjänster i industrin då de har visat att de klarar av att arbeta i en hård stressmiljö. Stressen är självgenererad, ingen har sagt att forskarna måste konkurrera så mycket med varandra”