Cern, det europeiska laboratoriet för forskning inom området elementarpartikelfysik, har vi hört mycket om under de sista tre åren, mer kanske än tidigare under dess drygt femtiofemåriga historia. Orsaken är till lika delar ett spektakulärt misslyckande hösten 2008 och, efter återstart ett år senare, stora förväntningar om möjliga högintressanta resultat. Nu aviseras om upptäckter av länge eftersökta partiklar, med kapacitet att ge efterlängtade förklaringar till ännu okända fenomen i mikrovärlden. Ett namn som ofta nämns är Peter Higgs, en engelsk fysiker, numera professor emeritus vid universitetet i Edinburgh. Han har lagt fram en teori om hur partiklars massor skapas. Det är inte självklart varför de små partiklar som studeras ”väger” något. Higgs teori introducerar en ny partikel som åstadkommer detta. Snart fyller han 82 år och man får hoppas att han hinner se sina förutsägelser från 1960-talet prövas experimentellt, just i Cern. Enda konkurrenten, Tevatronen vid Fermilab i USA, har nyligen fått besked om nedläggning på grund av budgetnedskärning.
Cern har en officiell lista över sina syften med verksamheten:
Forskning: Att söka och finna svar på frågor som rör universum.
Teknologi: Att utveckla teknologins gränser.
Samarbete: Att närma nationer till varandra genom vetenskapen.
Utbildning: Att träna morgondagens forskare.
Universums skapelse, som ibland kallas Big Bang, är alltså en ingrediens i fysikernas nyfikenhet inför de observationer som görs. Forskningen kräver ny teknologi och samarbetet ger större möjligheter till avancerade bidrag.
När det gäller utbildning gör Cern utomordentliga insatser genom att bjuda in lärare och elever till laboratoriet redan på gymnasienivå för att därigenom inspirera till fortsatta studier på universitet och högskolor. Man har också ett program för sommarstudenter.
Vad har man då åstadkommit – vilka resultat har hittills uppnåtts vid Cern? Tiotusentals tidskriftsartiklar och avhandlingar sedan starten för över 50 år sedan kan vittna om detta. Någon sammanställning är inte aktuell. Men informationen är förstås fullt tillgänglig. På hemsidan listar Cern de viktigaste resultaten. Av belöningar och utmärkelser finns också ett stort antal från olika håll, men bara tre personer har hittills belönats med Nobelpris för resultat som tillkommit efter verksamhet vid Cern. Först ut var italienaren Carlo Rubbia och nederländaren Simon Van der Meer år 1984 för ledarroller i de samarbeten som ledde till upptäckten av två viktiga partiklar, W och Z. År 1992 belönades fransmannen Georges Charpak för sina uppfinningar på detektorområdet.
Ytterligare Nobelpris kanske kan tas hem om forskningen vid Cern så småningom resulterar i upptäckten av de partiklar som Peter Higgs förutsätter i sin teori. När detta skulle kunna hända är svårt att förutse, men några optimister talar nu om möjligheter redan före slutet av år 2012. Ett planerat uppehåll i driften vid partikelacceleratorn LHC, large hadron collider, under 2012 har nyligen bytts ut mot full drift under 2011 och 2012, ett beslut som delvis motiveras med denna ”önskedröm”.
En av de ledande Cernforskarna vid Uppsala universitet, professor Tord Ekelöf, säger så här om beslutet att fortsätta driften under 2012: ”Av den analys vi gjort av hittills insamlade data och den information vi därmed fått ... bör de signaler av Higgs-bosonen som förväntas enligt Standardmodellen kunna klart detekteras över bakgrunden av andra händelser.” Han fortsätter: ”Det är alltså inte alltför osannolikt att år 2011 kommer att bli ett genombrottsår inom partikelfysiken.”
Det bör tilläggas att även om Higgs partikel visar sig svår eller omöjlig att upptäcka finns många andra intressanta iakttagelser som kan göras vid fortsatt forskning med LHC som bas.
Det som skulle kunna beskrivas som en sidoeffekt av Cerns verksamhet har visat sig få genomgripande betydelse för världen i sin helhet. Under 1989 påbörjades en studie av hur kommunikationen mellan forskare i hela världen skulle kunna knytas ihop genom ett system, som gjorde det möjligt att förmedla datorlagrad information, i första hand från Cern ut till de aktiva forskarnas hemländer. Tim Berners Lee, fysiker vid Cern, startade utvecklingen och året därpå ställde Robert Cailliau upp som medarbetare. I maj 1990 hade man enats om namnet World Wide Web för det nya systemet, vars första sajt blev info.cern.ch och vars första webbadress blev http://info.cern.ch/hypertext/WWW/TheProject.html
I oktober 1993 fanns ungefär 200 webbservrar i världen, en siffra som i dag vuxit till drygt 80 miljoner!
Allt har inte varit lugn och beundran när det gäller Cerns ansikte utåt.
En kampanj sattes i gång 1986 i skrivelser där det påpekades att man sysslade med vapenförberedelser, inte för ”normala” kärnvapen som tillverkades redan under andra världskriget utan för ännu mer katastrofala produkter. Nyckeln till dessa varningsord berörde produktion och studier av antimateria. I rättvisans namn, som någon skribent uttryckte sig, måste det dock sägas att få av Cerns forskare och ingenjörer visste att sådan verksamhet pågick och att man var lierad med amerikanska enheter, kända för att hålla på med krigisk utveckling.
Att den verkligen pågick är dock säkert ett helt obekräftat antagande. En känd författare som utnyttjat mystiken kring Cern är Dan Brown!
På senare tid har det gjorts gällande att Cerns forskning kunde leda till risker som hade att göra med produktion av svarta hål, en företeelse som studeras inom astrofysiken. Förvisso vore det inte lämpligt för någon av oss att komma i närheten av ett svart hål av den typ som förekommer i vår galax, Vintergatan. På Cern handlar det möjligen om utomordentligt små svarta hål som vi faktiskt redan upplevt via den strålning som faller in från rymden. Någon hållbar teori för en sådan produktion ryms dock inte inom nuvarande modeller.
Om en ny modell tillåter denna process kan man räkna ut att under den tid som människor vistats på jorden har kosmisk strålning producerat betydligt fler svarta hål än vad Cern skulle kunna åstadkomma under hela sin förväntade aktiva tid.
Mindre än tio år efter andra världskrigets slut hade Västeuropa enats även inom en del av fysikforskningen. Redan 1950, på en Unescokonferens i Florens, hade en amerikansk fysiker, Isidor Rabi, rekommenderat sina europeiska kolleger att planera ett forskningslaboratorium, med acceleratorer som viktiga inslag. Ett starkt motiv var säkerligen hotet om fortsatt amerikansk överlägsenhet inom branschen.
Genève valdes som förläggningsort för laboratoriet och efter en folkomröstning i slutet av juni 1953 godkändes detta val med stor majoritet av kantonen Genèves invånare. Motståndet kom framför allt från en grupp som missförstått syftet med laboratoriet och blivit övertygade om att det trots allt fanns militära intressen bakom initiativet. I slutet av september 1954 ansågs Cern definitivt ha grundats och den nya organisationen hade då tagit sin 40 hektar stora tomt just på gränsen till Frankrike i besittning.
Bland de tolv grundarländerna fanns Sverige med och snart började svenska tekniker och forskare på olika sätt delta i verksamheten. Både vid byggandet av den första acceleratorn, en synkrocyklotron (SC), lik den vid Gustaf Werners institut i Uppsala men betydligt större, och i de första forskningsgrupperna deltog tekniker och forskare från Uppsala. År 1959 kunde en till Cern utsänd svensk journalist räkna till ”Femton atomspränglärda svenskar vid europeiskt forskningsinstitut.” Sex av dem, alla från Uppsala, fotograferades stående bakom manöverpanelen till den nybyggda synkrocyklotronen.
Man fortsatte bygga acceleratorer på Cern – först en proton-synkrotron (PS) som blev färdig 1959. Denna anläggning var egentligen det huvudsakliga målet vid planeringen av Cern under början av 1950-talet. Den invigdes av dansken Niels Bohr, som var en av de fysiker som utvecklade organisationen så att det också skapades en teoretisk avdelning.
I själva verket startades teoriavdelningen vid Bohrs institut i Köpenhamn men flyttade så småningom till Schweiz. I början av år 1971 gjordes de inledande experimenten med ISR (intersecting storage rings), världens första installation för kollisioner mellan accelererade protoner. Skälet till att partikelkollisioner är intressanta ligger i det faktum att man på det sättet kan åstadkomma betydligt högre energier, till exempel för produktion av nya partiklar. Acceleratorn stängdes dagen före julafton 1983.
År 1976 startades SPS, som ska uttolkas superproton-synkrotronen. Den var så placerad att den blev först med att korsa gränsen mellan det ursprungliga området i Schweiz och ett nytt, lika stort i Frankrike. SPS används fortfarande för olika ändamål, bland annat för att injicera partiklar i den senaste, mycket stora acceleratorn, LHC, som under namnet LEP konstruerades för studier av kollisioner mellan elektroner och deras positiva motsvarighet positronerna.
I denna ring med en omkrets på 26,7 km härbärgeras den anläggning som för närvarande står i fokus, nämligen LHC, som uttyds large hadron collider. Det förtjänar att påpekas att den äldsta synkrotronen PS från 1959 fortfarande tjänstgör i sammanhanget, som injektor till SPS.
För närvarande har Cern tjugo medlemsländer och ytterligare några står på tur för att bli medlemmar. Åtta länder och/eller organisationer hade observatörsstatus fram till sommaren 2010, då man beslutade att denna typ av anknytning endast skulle gälla organisationer, för närvarande Europeiska kommissionen och Unesco. Utöver dessa finns ett stort antal länder som regelbundet skickar personal till Cern för arbete, endera som forskare eller i andra funktioner.
Medlemsländer är för närvarande Belgien, Bulgarien, Danmark, Finland, Frankrike, Grekland, Italien, Nederländerna, Norge, Polen, Portugal, Schweiz, Slovakien, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland, Ungern och Österrike. Rumänien kandiderar till att bli medlem. Totalt samarbetar Cern med 608 universitet och 113 nationaliteter, vilket innebär att ungefär 10 000, hälften av världens partikelfysiker, då och då besöker Cern i forskningssyfte.
För 2010 uppgick Cerns bidrag från medlemsländerna till ungefär 7,8 miljarder svenska kronor. Av denna summa betalade de fyra främsta bidragsgivarna Tyskland 20 procent, Frankrike 16 procent, Storbritannien 15 procent och Italien 12 procent. Sverige bidrog under 2010 med 2,4 procent, ungefär 187 miljoner kronor. Ytterligare kostnader för experimenten bestrids av deltagande forskargrupper, även från länder som inte är medlemmar.