Partikelfysik handlar om att studera materiens allra minsta beståndsdelar, elementarpartiklarna, och de krafter som verkar mellan dem. Kan vi förstå detta allra minsta och mest grundläggande kan vi också lära oss mycket om universum och det allra största. Ett stort steg framåt i vår förståelse av universum kom i juli 2012 då de två stora experimenten vid CERN:s partikelaccelerator LHC tillkännagav upptäckten av Higgspartikeln.
Detta var kulmen på ett nästan 50-årigt sökande efter en partikel som i dagligt tal sägs ge de andra elementarpartiklarna massa. Men Higgspartikeln är faktiskt en excitation av något ännu mer fundamentalt, nämligen Higgsfältet. Och egentligen är det genom växelverkan med Higgsfältet som elementarpartiklarna får massa. Men trots att Higgsfältet finns överallt omkring oss kan vi fysiker bara “se” det genom att detektera excitationerna, d.v.s. Higgspartiklarna.

En av anledningarna till att upptäckten av Higgspartikeln var så viktig är att Higgsfältet är den sista pusselbiten i den så kallade Standardmodellen för partikelfysik. Utan Higgsfältet faller Standardmodellen samman, men med Higgsfältet kan den med otroligt hög precision förutsäga nästan alla mätresultat vi partikelfysiker samlat in under decennier. Men tyvärr bara nästan alla. Vi vet t.ex. redan att Standardmodellen inte kan förklara varför universum består uteslutande av materia trots att alla de processer vi känner till skapar materia och antimateria i så gott som lika delar. Standardmodellen kan inte heller förklara vad den mörka materian är som utgör en fjärdedel av universums energiinnehåll.

För att hitta lösningar på partikelfysikens stora gåtor måste vi leta bortom Standardmodellen. En möjlighet är att världen faktiskt inte bara är symmetrisk utan till och med supersymmetrisk. Det skulle innebära att alla de elementarpartiklar som ingår i Standardmodellen har en supersymmetrisk partner. Och den lättaste av dessa supersymmetriska partiklar skulle vara stabil och kunna utgöra den mörka materian. På LHC letar vi i alla hörn av våra data efter tecken på fysik bortom Standardmodellen, till exempel i form av dessa supersymmetriska partiklar. Än så länge har de inte givit sig tillkänna. Men om ett år startar LHC en ny datatagningsperiod vid nästan dubbla kollisionsenergin. Och då ökar våra chanser att finna tecken på den nya fysik som vi vet måste skrivas in i universums naturlagar.

– Sara Strandberg (strandberg@fysik.su.se) – forskare vid Fysikum