Bladet Forskning

Kvantedetektor til Teknisk Museum

Tryggve Gran ville neppe blitt forbauset over å få vite at flyet han reiste over Nordsjøen med i 1914, skulle havne på Norsk Teknisk Museum. Men at flyet skulle få selskap av en norskbygd kvantedetektor fra forskningsinstituttet CERN, hadde han neppe ventet.

Skrevet av: bjarne røsjø

Norske partikkelfysikere og andre interesserte møtte fram i stort antall da Norsk Teknisk Museums direktør Torleif Lindtveit avduket museets nyeste attraksjon – en pent brukt del av en avansert kvantedetektor - i vår. Lindtveit foretok avdukingen av instrumentet SAT (Small Angle Tagger) sammen med professor Torleiv Buran fra Universitetet i Oslo (UiO) og forsker Arne Klovning fra Universitetet i Bergen (UiB). Fysikkavdelingene ved de to universitetene har samarbeidet om å bygge SAT, som ble tatt i bruk så sent som i 1989 og således er en av Teknisk Museums nyeste attraksjoner i dobbel forstand.

– Enkelte vil kanskje stusse, men dette instrumentet passer faktisk godt på Teknisk Museum. Det står nemlig i statuttene fra 1914 at vi skal samle på alt som har bidratt til den teknologiske utvikling, "helt til de siste konstruksjoner", sa museumsdirektør Lindtveit.

Ekstrem presisjon

SAT-instrumentet var en del av DELPHI-eksperimentet ved kjerneforskningsinstituttet CERN, og ble konstruert for å studere de eksotiske Z¡-partiklene, som CERN-forskerne fremstilte ved å bringe elektroner og positroner til å kollidere i den 27 kilometer lange partikkelakseleratorringen LEP utenfor Genéve i Sveits. Ifølge teorien er Z¡-partiklene kvanter eller "energibærere" for de svake vekselvirkningene i atomet, og de spiller derfor en liknende rolle som fotonene gjør i lysstråling.

Z¡-partikler har en levetid på ca. 10–25 sekunder før de henfaller til andre partikler. Ved å studere en delprosess som var kjent fra før, dannet SAT-registreringene målestokken for alle de andre målingene av Z¡-henfall. SAT-instrumentet var derved den viktigste av komponentene i DELPHI, og måtte bygges med uhyre stor nøyaktighet.

SAT består av to hoveddeler, et kalorimeter bygd ved UiB og en avansert spordetektor bygd ved UiO. Professor Torleiv Buran sammenliknet presisjonen i spordetektoren med å treffe en blink med diameter ca. én millimeter – på to kilometers avstand. Ifølge professor Lars Bugge ved UiO må de to universitetene ha løst oppgaven med glans. – Z¡-partikkelens masse er i dag en av de best bestemte massene i hele partikkelfysikken, sa Bugge under et seminar i tilknytning til avdukingen.

Spordetektoren i SAT er fullpakket av avansert elektronikk montert på en like avansert bærekonstruksjon av komposittmaterialer. Instrumentet inneholder bl.a. ca. 30 000 silisiumsensorer som ble utviklet ved SI (nå SINTEF/SI). Signalene fra sensorene føres videre til tettpakkede integrerte kretser og viderebehandles i hybridkretser.

Betydelige ringvirkninger

Norge har vært medlem av CERN siden 1954, men i mange år bestod samarbeidet stort sett i at norske forskere hentet opp store mengder boblekammerbilder som skulle analyseres. Omkring 1980 gikk Norge mer aktivt med i planleggingen og byggingen av eksperimenter og elektronisk utstyr, noe som har gitt betydelige positive ringvirkninger for norsk forskning og industri.

Den norske satsingen førte til at universitetene i Bergen og Oslo fikk ansvaret for å bygge SAT-instrumentet. SAT ble tatt i bruk i 1989 og fungerte problemfritt fram til 1994, da eksperimentet gikk inn i en ny fase. Instrumentet gav for øvrig langt bedre resultater enn forventet: - Målet var en presisjon i målingene på 2 prosent, men etter hvert kom presisjonen helt ned i 3 promille, forklarte Lars Bugge.

Samarbeidet fortsetter

Det norske samarbeidet med CERN føres nå videre med norsk deltakelse i de to eksperimentene ALICE og ATLAS, som skal avsløre nye hemmeligheter i LHC-akseleratoren som er under bygging og skal installeres i den samme tunnelen som LEP. Samarbeidet med industrien er bragt et skritt videre, og dette har ført til at norske bedrifter har detektorutstyr og elektronikk i absolutt verdensklasse.

Professor Egil Lillestøl ved UiB, som leder Forskningsrådets programstyre for kjerne- og partikkelforskning, la under seminaret ikke skjul på at han er bekymret over fremtidsutsiktene. Klimaet for finansiering av partikkelforskning er blitt trangere både i Europa og i USA de siste 10–15 årene, og prioriteringene blir stadig strengere. – Det positive i denne utviklingen er en økende konsentrasjon om de eksperimentelle fasilitetene ved CERN, som i dag fremstår som et globalt laboratorium. I denne sammenheng er det lite oppmuntrende at det nå bare er Norge som ikke har økonomisk klarering for deltakelse i eksperimentene, som vil være hovedkilden til eksperimentelle data i denne forskningsgrenen de neste 20 årene. Med dagens bevilgninger ser jeg egentlig ikke muligheten for å kunne levere det utstyret vi er i ferd med å utvikle her i Norge, advarte Lillestøl under SAT-seminarets siste innlegg.

 

Forkortelser

CERN:

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Den europeiske organisasjon for kjernefysisk forskning)

LEP:

Large Electron Positron Collider
DELPHI: Detector with Lepton, Photon and Hadron Identification

Skriv ut siden