“LHC er endelig i gang!” har diverse forskningsmedier meldt de siste månedene - og det stemmer. Verdens største og mest kompliserte eksperiment har sett sine første stråler og sine første partikkelkollisjoner (november 2009), og dessuten tatt verdensrekorden i kollisjonsenergi (desember 2009). Tusenvis av fysikere verden over jobber fulltid med å analysere de første bildene av bittesmå partikler som flyr gjennom avansert elektronikk.

Men når kommer resultatene? Når får vi valuta for alle pengene og all tiden som er investert i dette prosjektet?

Svaret er både “veldig snart” og “ikke på en stund”.

LHC, som for de uinnvidde er verdens største partikkelakselerator og befinner seg ved CERN i Sveits, har som mål å gi oss en bedre forståelse av de minste byggestenene i naturen, elementærpartiklene. Populærmedier forteller at LHC skal prøve å oppdage Higgspartikkelen, lete etter supersymmetri, gjenskape Big Bang i miniatyr o.s.v. - kort sagt å løse en del av de gåtene som gjenstår rundt oppførselen til tingene vi alle er satt sammen av. Dette krever to ting:

1. Den første forutsetningen er å putte nok energi inn på et lite område til at det kan skje ting vi ikke før har observert. LHC gjør dette ved å kræsje protoner (kjernen i hydrogenatomet) sammen med veldig høy energi. (Vel å merke: høy for små protoner - men bitteliten for oss digre mennesker). Jo høyere energi, jo høyere er sannsynligheten for nye, spennende reaksjoner.

   Frem til november 2009 holdt maskinen TeVatron ved Fermilab i USA verdensrekorden i kollisjonsenergi, på 1.96 TeV. (En TeV tilsvarer ca. 0.0000001 joule, eller 0.1 millijoule.) LHC har nå tatt rekorden med 2.36 TeV, men dette var bare et lite steg på veien. Når LHC i disse dager starter igjen etter en planlagt teknisk stans på to måneder, skal hver partikkel i hver av strålene gis en energi på 3.5 TeV, slik at den totale kollisjonsenergien blir 7 TeV. Tre og en halv gang mer enn det vi har studert i detalj tidligere. Når dette skjer, forhåpentligvis i løpet av mars måned, har vi nådd et helt nytt og ukjent energiregime, og for partikkelfysikere vil alt vi måler her være et viktig resultat. Vi skal sjekke at alle partiklene vi kjenner fra før fortsatt er der og oppfører seg som vi forventer. Vi skal sjekke hvordan andre størrelser - som styrken til den sterke kjernekraften, sjansen for at to protoner faktisk treffer hverandre, hvor mange partikler vi får laget per kollisjon og i hvilke retninger de flyr - ser ut når det er så mye energi tilgjengelig. På fagspråket: Vi skal studere Standardmodellen for partikkelfysikk ved 7 TeV.

   Dette er kanskje ikke de resultatene det er mest spennende å høre om, men de er helt, helt nødvendige for å kunne gå videre til del 2 under. De første av disse resultatene vil komme fra LHC-eksperimentene allerede i løpet av våren og sommeren, vist frem ett etter ett på diverse partikkelfysikk-konferanser og deretter dokumentert i vitenskapelige artikler. Så de første resultatene er forsåvidt bare noen få måneder unna - utfordringen for oss blir å fortelle om dem på en måte som engasjerer, selv om de kanskje ikke er revolusjonerende enda.
    

2. Den andre forutsetningen er en høystakk. Vi vil snart ha satt (nok en) ny rekord i kollisjonsenergi, 7 TeV. Men hva så? Når to partikler kolliderer med så høy energi, er sannsynligheten overveldende for at skjer noe relativt kjedelig. Partiklene vil kanskje bare såvidt skrape borti hverandre og forårsake et par skurer av mindre interessante fragmenter. Kanskje får vi et par allerede kjente partikler med veldig høy energi, eller en lang og komplisert reaksjonskjede som alikevel bare inneholder ting vi visste fra før.

   Bare i noen veldig få tilfeller vil det skje noe spennende, noe potensielt revolusjonerende. Disse spennende kollisjonene blir som bittesmå nåler i en diger høystakk av mindre spennende reaksjoner. LHC må lage både høystakken og nålene, for vi har ingen mulighet til å kontrollere hva som skjer i hver enkelt kollisjon. Den andre forutsetningen er derfor å lage en stor, stor mengde kollisjoner, som naturlig nok betyr at ting vil ta tid. På grunn av tekniske vansker kommer LHC til å levere noe færre kollisjoner per sekund enn det vi hadde håpet. Målet nå er å levere en mengde omtalt som “en invers femtobarn” i løpet av de første to årene, det vil si innen utgangen av 2011. Dette burde være nok til å la oss begynne på letingen etter ting som Higgspartikkelen, supersymmetri eller andre eksotiske typer fysikk - men neppe nok til å for eksempel garantere at vi kan oppdage eller motbevise Higgs—mekanismen.

   Etter 2011 skal maskinen etter planen ha en teknisk stans på 6-12 måneder, for så å komme (enda) sterkere tilbake med høyere energi og mye flere kollisjoner per sekund. De virkelig spennende resultatene kan derfor la vente på seg i noen år til - eller de kan i teorien, hvis vi er veldig heldige, vise seg allerede til sommeren.

Så når får vi se resultater fra LHC? I løpet av de første 3-4 månedene. Når avslører LHC noe revolusjonerende? Kanskje aldri, men dette er jo opplagt siden det er grunnforskning vi driver med. Mer realistisk er å si i løpet av de neste 3-4 årene, med en viss mulighet for både kortere og lengre tid. Slik er det innen dette fagfeltet - ting tar tid, men så er da også belønningene desto større når de endelig kommer. Følg med, følg med - for dette har vi venta’ på så lenge, og nå er det jul og bursdag året rundt for partikkelfysikere.