Er ”radiative penguins” en konsekvens av ”minimal walking conformal technicolor”? Er ”Anti-DeSitter/conformal field theory correspondence” en vei til ”fluid gravity from string theory”? Hvorfor virker ikke trådløsnettverket for meg når det virker for deg? Slike setninger, og ganske mange litt mindre kryptiske, har vibrert forbi ørene mine de siste dagene.

Jeg befinner i Valencia, Spania, på en konferanse som bringer sammen forskere fra partikkelfysikk, kosmologi og teoretisk fysikk. Målet er å oppdatere hverandre på status av de tre feltene, som har mye til felles når man prøver å forstå de mest grunnleggende spørsmål innen fysikk. Hvordan ser universet ut på stor skala? Hva skjedde like etter Big Bang? Hvilke partikler finnes i naturen i dag, og hvilke fantes for 13.7 milliarder år siden da universet var ungt, tett og varmt?

Temaene som diskuteres er mange og varierte, men det er tydelig at 2010 står i eksperimentenes tegn. LHC, som startet for alvor i april i år, er et naturlig midtpunkt – men eksperimentene der har ikke hatt tid til å samle nok data til å gjøre noen oppdagelser enda. Allikevel viser alle eksperimentene i sommer resultater som viser at de gjenoppdager det andre har sett før dem, et nødvendig første steg for å kunne se mer spennende ting i de kommende årene. (Mer om dette i en senere blogg.)

TeVatron, verdens nå nest kraftigste akselerator ved Fermilab i Chicago, USA, har derimot vært aktiv i mange år, og viser bedre og bedre resultater. Eksperimentene CDF og D0 har nå for eksempel hver seg mange tusen bilder av toppkvarker – den tyngste partikkelen vi vet om, oppdaget så sent som i 1994 – og har begynt å gjøre detaljstudier av disse. Er toppkvarken like tung som anti-toppkvarken? Finnes det hint om enda tyngre partikler som henfaller til toppkvarker? Ingen av disse spørsmålene er avgjort, men kan nå endelig studeres for første gang i et eksperiment. TeVatron leter også febrilsk etter Higgspartikkelen, men har enn så lenge ikke sett snurten av den. Er den der men gjemmer seg under støy og bakgrunn? Sannsynligvis må LHC få avgjøre dette spørsmålet.

Ute i verdensrommet skjer det spennende ting. Satellitten Planck ble skutt opp i fjor, og har som mål å studere den kosmiske bakgrunnstrålingen – som rett og slett er et bilde av hele universet bare 200.000 år etter Big Bang – med fantastisk nøyaktighet. Planck har ikke grundige resultater enda, men de viste oss nydelige bilder som er grunnlaget for de analysene som skal gjøres. Planck virker som den skal, og dermed er det bare tid og arbeid som gjenstår før vi kan studere universets fødsel med enda større presisjon enn før.

Andre aktive satellitter studerer sammensetningen av kosmisk stråling som når oss fra forskjellige deler av universet. Hvor mange protoner er det i forhold til deres antipartikler antiprotonene? Hva med gammastråler, som er lys med veldig høy energi, eller elektroner og positroner (anti-elektroner)? I et par år har det vært hint fra slike målinger om at kjent fysikk ikke helt er i stand til å forklare alle målingene. Denne uken så vi nye og nøyaktige resultater som viser at en eller annen ukjent prosess – eller kanskje flere? – er helt nødvendig for å forstå alt vi observerer. Dette er alltid en spennende situasjon, og jeg kan se glitrende øyne i de knaketenkende ansiktene til teoretikerne rundt meg, som nå alle skal skynde seg hjem for å prøve å finne en forklaring på dette.

Andre hint kommer fra store, følsomme måleinstrumenter dypt under bakken. Nøytrinoer, som er fysikkens kanskje vanskeligste partikler å ha med å gjøre siden de er så vanskelige å oppdage, har de siste 20 årene budt på mange overraskelser. De siste resultatene nå tyder på at i spesielle tilfeller oppfører nøytrinoer seg helt forskjellig fra sine partnere antinøytrinoene. Detter er helt uventet innen standard partikkelfysikk, og kan være et hint om eksistensen av flere nøytrinoer som vi hittil ikke har sett, eller på brudd på såkalt CPT-symmetri som vi heller ikke har sett før. Jeg sier kan, for som vanlig med nye effekter er den sett helt på kanten av det eksperimentet er i stand til å se, omtrent som et spøkelse glimtet i øyekroken. Er det fortsatt der når du ser nøyere etter? Det vil tiden vise. Uansett: Begge disse mulighetene har enorme konsekvenser for både partikkelfysikk og for kosmologi hvis de blir bekreftet.

Innimellom eksperimentenes resultater kommer teoretikerne, de som prøver å forstå naturen rent ut fra ligninger, med sine tolkninger og forslag til hva eksperimentene bør se etter. Antallet teorier som finnes er enormt og forvirrende, og som jeg hintet til i innledningen bør man lære et utall lange og lite intuitive ord for å skjønne så mye som innledningene. En ”radiative penguin” er for eksempel ikke et hint om dyremishandling, men snarere en utregning av en spesiell måte partikler kan reagere med hverandre på (”penguin diagram”) men som har ekstra stråling i tillegg til den vanlige (”radiative”). Forklaring på de andre begrepene gis på forespørsel… Felles for de aller fleste teoretikerne er allikevel at de er veldig engasjerte for tiden. Alle øyner muligheten for å få bekreftet eller avkreftet både sine og rivalenes teorier innen overskuelig fremtid, enten det er med data fra partikkelakseleratorer, fra satellitter, fra isen under sydpolen (!), eller fra tunge matematiske beregninger på superdatamaskiner.

Den generelle følelsen i konferansen er en av stor optimisme – og det har ikke bare med den gode Valencianske paellaen med kanin og snegler å gjøre. Alle forventer spennende resultater i de kommende årene, og for å sitere to foredragsholdere:

• ”Todays insignificant bump may be tomorrows big discovery”
  Vi så absolutt mange små hint som kan vokse seg store og spennende.
• “The golden age of particle physics wasn’t the 80’s. It’s the 2000’s, and they have just started.”
  Vi håper alle at dette viser seg å stemme.

En kuriositet til slutt: Jeg holdt foredrag på konferansens første dag, og regnet med at bidraget mitt dermed var over. Faglig var det vel også det, men på den siste dagen fikk jeg en overraskelse under et foredrag om leting etter mørk materie med en stor blokk silisium. Eksperimentets offisielle figur, som viser hvordan maskineriet virker, viser et krystallgitter av atomkjerner – og atomkjerne-grafikken de har brukt er et bilde jeg laget til en kjernefysikk-konferanse for snart ti år siden! Som ung fysiker i et enormt fagfelt må jeg jo bare innrømme at mitt eget faglige bidrag bare er noen små brikker i et helt Legoland av resultater, så hvis jeg også kan bidra grafisk er jo det kjempegøy. Lurer på om de vet at bildet er en av realistisk modellert elektronstrippet gullkjerne med Woods-Saxon tetthetspotensial og effektiv radius på 7.2 femtometer?