Högenergifysik

Högenergifysik är en gren av fysiken som studerar naturens fundamentala byggstenar och deras krafter vid energier där teoretiska modeller uppträder i sin mest grundläggande form. Fältet använder acceleratorsystem och stora detektorer för att producera och detektera partiklar som endast uppstår vid mycket hög energi och för att studera hur dessa partiklar interagerar.

Den centrala ramen är standardmodellen, som beskriver kvarker, leptoner och de tre gauge-bosonerna (fotonen, W- och Z-bosonerna) samt Higgsbosonen och deras inbördes krafter: elektromagnetism, stark och svag kärnkraft. Gravitation behandlas inte inom standardmodellen. Higgsmekanismen förklarar partiklarnas massa och Higgsbosonens upptäckt 2012 vid LHC.

Experimentellt arbetar fältet huvudsakligen med partikelacceleratorer som skapar högenergiprocesser i kollisioner mellan protoner eller mellan elektroner och positroner. De största anläggningarna är Large Hadron Collider vid CERN med experimenten ATLAS, CMS, LHCb och ALICE. Grupperna omfattar tusentals forskare och ansvarar för konstruktion av instrumentering, datainsamling, simulering och analys för att mäta partiklars egenskaper och testa SM:s förutsägelser.

Målen inkluderar precisionstest av standardmodellen, studier av neutriner och deras massa samt sökande efter ny fysik utanför modellen, såsom supersymmetri eller mörk materia. Resultat från högenergifysik har lett till tekniska innovationer inom medicin, datorer och teknik.

Historia: området växte fram ur studier av kollisioner och kosmiska strålar under 1900-talet; CERN grundades 1954 för internationellt samarbete inom fysik. Idag är högenergifysik internationell och bygger på globala samarbeten samt avancerad dataanalys.