Ambitionerne er store på Det Naturvidenskabelige Fakultet på Syddansk Universitet i Odense. Her vil forskerne nemlig finde ud af, hvordan universets stof blev skabt, og hvorfor det har masse - altså hvorfor ting overhovedet vejer noget. Det er nemlig ikke nogen selvfølge, men nærmere noget af et mysterium.
Grundforskningen skal foregå fra et helt nyt center for partikelfysik: Center of Excellence for Particle Physics Phenomenology - i daglig tale CP3-Origins.
Centeret åbner officielt d. 24. november, men allerede nu er et internationalt hold af fysikere i fuld gang med at regne sig frem til løsninger på nogle af universets store gåder. Centeret ledes af professor Francesco Sannino, der regner med at kunne konkurrere med fysikerne på Harvard, Yale og MIT.
En god forklaring i technicolor
På centeret vil forskerne først og fremmest koncentrere sig om en teori, der kaldes technicolor. Francesco Sannino forklarer: »Technicolor er en ny, fundamental kraft. Den giver en naturlig forklaring på, hvordan de partikler, vi kender i dag, har fået masse.«
Blandt fysikere ligger det fast, at der skal en ny teori på banen for at forklare, hvordan verden kom til at se ud, som den gør.
\ Fakta
/Naturvidenskab.jpg)
Fysikernes bedste teori indtil videre kaldes for standardmodellen, og den beskriver, hvordan alt det stof og alle de kræfter, der findes omkring os, er bygget op af et begrænset antal elementarpartikler.
For eksempel består atomer af en kerne af kvarker omgivet af elektroner. Disse forskellige stofpartikler vekselvirker via kraftpartikler, hvor fotonen er den bedst kendte.
Modellen beskriver ikke blot dagligdags stof, men også de mere eksotiske partikler, der kan findes i kosmisk stråling fra det ydre rum eller skabes i partikelacceleratorer.
Men standardmodellen er ikke en komplet teori for alting. Den mangler først og fremmest at kunne forklare tyngdekraften og den mørke energi, der får vores univers til at udvide sig stadig hurtigere. Den giver heller ikke noget svar på, hvorfor de forskellige elementarpartikler ikke vejer det samme - eller hvorfor de overhovedet har masse.
Teorierne kræver nye partikler
I første omgang vil fysikerne ved CP3-Origins overlade spørgsmålet om tyngdekraften og den mørke energi til andre forskere, men når det gælder stoffets oprindelse, skal det nye center være med helt fremme.
»Som de eneste i Europa er vi eksperter i technicolor-modeller,« fortæller Francesco Sannino. Og det kan være denne teori, der skal til, hvis fysikerne (og os andre) skal blive klogere på universets stof.
\ Fakta
MØRKT STOF: HVAD ØJET IKKE KAN SE
Universet rummer langt mere stof end det, vi kan få øje på med teleskoper. Faktisk kan astronomerne regne sig frem til, at der må være cirka fem gange mere usynligt stof end synligt stof. Dette usynlige stof kaldes mørkt stof.
Det mørke stof afslører sig gennem den tyngdekraft, det påvirker det synlige stof med. Galakser roterer for eksempel langt hurtigere, end det ville have været tilfældet, hvis de kun bestod af almindeligt, synligt stof.
Mørkt stof består sandsynligvis af hidtil ukendte partikler. De teoretiske fysikere forsøger at regne sig frem til naturen af disse partikler. Andre fysikere kan så designe eksperimenter, der kan be- eller afkræfte teorierne. Mange af disse eksperimenter kan foretages, når superacceleratoren LHC kommer i sving igen sidst på året.
Det står i hvert fald klart, at det er nødvendigt med en udvidelse af standardmodellen, men der er også andre bud på en sådan teori. Den største konkurrent til technicolor hedder supersymmetri. For begge teorier gælder, at der nødvendigvis må findes en hel del elementarpartikler, som vi bare ikke har fundet endnu.
En ny naturkraft eller mange nye partikler
Teorien om supersymmetri siger, at hver eneste af de kendte partikler har en makker, som vi bare ikke har set noget til endnu. For eksempel har elektronen i teorien en makker, der kaldes selektron, mens fotonens supersymmetriske modstykke kaldes en fotino.
I technicolor-teorien er der ikke brug for så mange nye partikler, men til gengæld en ny, fundamental naturkraft. »Technicolor er mere naturlig og økonomisk (når man ser på antallet af partikler) end supersymmetri,« mener Francesco Sannino.
Blandt forskerne er der enighed om, at stoffet blev skabt, da universet kun var en brøkdel af et sekund gammelt, og at der skulle en hidtil uset form for kraftpartikel til. Men her ophører enigheden så. Supersymmetri kræver nogle helt specielle kraftpartikler kaldet Higgs-bosoner, mens technicolor-tilhængerne har regnet ud, at en partikel bygget af såkaldte techni-kvarker - de mest elementære, kvark-lignende technicolor-partikler - kan udføre tricket.
Flere kandidater til mørkt stof
Technicolor-teorien kan ikke bare forklare fremkomsten af stof, den kan også svare på, hvad det er for en slags usynligt stof, der gemmer sig i universet - det mystiske mørke stof, som ikke udsender stråling, men som astronomiske data viser må være derude.
Det mørke stof er måske technibaryoner - en slags atomkerner, der bare består af techni-kvarker i stedet for almindelige kvarker.
»Vores kandidat til mørkt stof minder meget om almindelige protoner, som vi kender dem fra synligt stof i universet«, siger Francesco Sannino. Men selvfølgelig har supersymmetri-tilhængerne også et bud på mørkt stof, nemlig supersymmetriske partikler kaldet neutralinoer.
Men er det så technicolor eller supersymmetri, der er svaret på partikelfysikernes bønner? Ja, det vil kommende eksperimenter afgøre. Der er store forventninger til resultaterne af forsøg ved den kæmpemæssige partikelaccelerator LHC ved forskningscenteret CERN, og præcise målinger af kosmisk stråling vil måske også kunne give ledetråde til, om folkene i Odense er på rette spor.
Indtil videre er de teoretiske fysikere ved CP3-Origins fuldt beskæftigede med at regne sig frem til modeller, der passer til eksisterende - og forhåbentlig også fremtidige - eksperimentelle data for universets mest elementære bestanddele.
