CERN

CERN blev oprettet i 1954 af 12 lande, bl.a. på Niels Bohrs foranledning, som et bidrag til genoprettelsen af Europas forskningsposition efter 2. Verdenskrig ved at udvikle og anvende avanceret apparatur af en størrelsesorden, der oversteg et enkelt lands formåen. Det var desuden ambitionen at etablere et fredeligt fælleseuropæisk samarbejde om grundforskning med henblik på undersøgelse af stoffets inderste dele og de kræfter, som virker imellem dem.

Det har fra organisationens start været et mål at virke for fredeligt og åbent samarbejde (Science for Peace). CERN's primære formål i dag er partikelfysisk forskning, selvom der også er betydelige aktiviteter inden for andre grene af fysikken såsom atom-, faststof- og kernefysik samt avanceret dataopsamling og dataanalyse (big data).

Foruden at bidrage til grundforskningen spiller CERN en vigtig rolle i uddannelsen af forskere og studerende gennem kontakten til universiteterne og industrien i form af fælles udviklingsprojekter og ordrer. CERN har virket som en drivkraft i udviklingen af open access publicering af videnskabelige resultater (SCOAP3).

CERN har idag 25 medlemslande (deriblandt Danmark) og ca. 2600 ansatte, der sammen med 15.000 fysikere fra medlemslandene og resten af verden udfører eksperimenter på laboratoriet i Genève. Desuden er 9 lande associerede medlemmer, og endnu et land, Cypern, står til at blive optaget som fuldt medlem.

CERN‘s årlige budget var i 2025 på ca. 1429 millioner schweizerfranc. Størrelsen af de enkelte landes bidrag er afhængigt af deres nationalprodukt; Danmark bidrager således med 1,86 %, og det er en post, der optræder på finansloven.

CERN’s øverste myndighed er Council (Rådet), hvor hvert medlemsland har én stemme og er repræsenteret ved 2 nationale delegater (én ministeriel og én videnskabelig). Council rådgives af en videnskabelig komité (SPC, Science Policy Committee) og en finansiel komité (FC, Finance Committee).

Medlemsbidragene til CERN går til at udvikle, opbygge og drive acceleratoranlæggene og den dertil knyttede højteknologiske forskning, bl.a. inden for superledning, meget lave temperaturer (kryogenik), meget høje magnetfelter, og ultrahøjt vakuum. Derimod er selve fysikforskningen og de mange eksperimenter, der udnytter CERN‘s installationer, ikke dækket af medlemsbidraget, men skal finansieres af forskningsbevillinger i medlemslandene fra fx forskningsråd og private fonde. Dog bidrager CERN til eksperimenterne med typisk 20% af omkostningerne.

I Danmark er der etableret en følgeforskningsordning til at fremme adgangen og udnyttelsen af CERN for danske forskere. Til dette formål er der etableret et Nationalt Infrastruktur Center for CERN Eksperimenter, kaldet NICE, der drives af danske CERN fysikere og finansieres af Uddannelses- og Forsknings-Styrelsen. NICE formidler adgangen til danske eksperimenter ved CERN og rådgiver myndighederne i CERN-anliggender.

Adgangen til CERN's faciliteter følger ikke nationale kvoter, men gives efter en faglig udvælgelse. Forslag til nye forskningsprogrammer accepteres alene på grundlag af deres videnskabelige kvaliteter. Grupper fra ikke-medlemslande har også adgang. De fleste eksperimenter foretages i dag af store samarbejdende grupperinger af fysikere fra forskellige universiteter og lande. De største eksperimentelle kollaborationer tæller i dag over 3000 forskere.

CERN's acceleratorkompleks består af en række forskellige acceleratorer, der kan producere stråler (beams) af partikler ved forskellige energier. Nogle af acceleratorerne er lineære, andre er cirkulære og fungerer som lagerringe.

Protoner, der skal accelereres i LHC, starter typisk som H-ioner (negative brintioner), der accelereres i Linac4 til 160 megaelektronvolt (MeV). Efter stripning (afrivning af to elektroner) fortsætter H-kernerne (protoner) i PS- boosteren (PSB) og accelereres til 2 gigaelektronvolt (GeV) og videre til PS, der bringer energien op til 26GeV. Derefter injiceres protonerne i SPS, der bringer energien pr. partikel op til 450 GeV. Herefter kan partiklerne injiceres i to modsat rettede baner i LHC, der bringer energien op på 6.5 teraelektronvolt (TeV = 10¹² eV). Når to modsat rettede protoner bringes til at kollidere, er den tilgængelige energi i tyngdepunktssystemet oppe på 13 TeV.

For tunge ioner af bly (²⁰⁸Pb) kan man opnå tyngdepunktsenergier pr. nukleonpar på ca. 5,125 TeV, svarende til en total energi i tyngdepunktssystemet på ca. 1.066 PeV, hvilket er den højeste kollisionsenergi skabt under jordiske forhold.

CERN's forskningsprogram sigter bredt inden for højenergifysik, dvs, partikel- og kernefysik. Installationen er den førende inden for det, der kaldes "the energy frontier".

Et hovedsigte i partikelfysikforskningen er at udføre præcisionsmålinger af standardmodellen og lede efter afvigelser fra den og eventuelle tillæg til den, der kunne vidne om ny fysik (BSM = Beyond the Standard Model). To meget store eksperimentelle kollaborationer, ATLAS og CMS studerer primært proton-proton-kollisioner. ATLAS- og CMS-kollaborationerne opdagede i 2012 Higgs-bosonen, der således fuldendte standard,odellen.

LHCb-kollaborationen benytter sig af kollisioner mellem beam-partiklerne og partikler fra et gas-target og studerer effekter, der bryder symmetrien mellem partikler og antipartikler.

En anden hovedlinje ved LHC studerer kollisioner mellem tunge atomkerner (tunge ioner, for eksempel bly-bly, xenon-xenon) med ALICE-detektoren. Formålet er at danne og studere egenskaberne for quark-gluon-plasma (QGP), en særlig tilstand af stoffet, der består af kvarker og gluoner, og som man mener, at Universet bestod af i den første milliontedel sekund efter big bang.

Danske fysikere fra især Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet og Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet har siden starten af CERN været med til at forme de videnskabelige programmer ved CERN, hvortil de har bygget og drevet en række vigtige detektorsystemer og udviklet avancerede analysemetoder.

Fra 1983 deltog Niels Bohr Institutet i LEP-eksperimenterne ALEPH og DELPHI, som bidrog væsentligt til efterprøvningen af partikelfysikkens standardmodel bl.a. gennem studier af Z-bosonen og de partikler, den henfalder til.

To forskergrupper fra Niels Bohr Institutet deltager henholdsvis i ALICE- og ATLAS-eksperimenterne, der har indsamlet data siden 2010. Til ALICE har tungion-gruppen bl.a. udviklet en Si-halvleder-stripdetektor med 51200 måleenheder (med den største kinematiske dækning blandt LHC eksperimenterne), et komplekst lasersystem til det elektroniske sporingskammer (TPC) samt en triggerdetektor med ultrahøjreorienteret tidsopløsning (FIT) og er i gang med at udvikle et nyt forlæns kalorimeter (FOCAL) til at studere gluon-fordelinger i kernepartiklerne. Til ATLAS har partikel gruppen udviklet dele af TRT (Transition Radiation Tracker) detektoren og bidrager nu til en ny inner tracker (ITk) der kan håndtere den stærkt forøgede kollisionsrate, som vil følge med HiLumi-LHC-opgraderingen.

Det Fysiske Institut i Aarhus deltager i en række eksperimenter ved CERN, der benytter sig af kollisioner mellem accelererede beams og faste mål (targets), bl.a. ISOLDE-gruppen, der studerer kernereaktioner mellem ustabile projektiler, og NA63-eksperimentet der studerer atomare effekter ved ekstreme elektromagnetiske felter i krystaller. En gruppe fra Aarhus har ledet ALPHA- eksperimentet, der syntetiserer antibrint (anti-atomet til almindelig brint) og studerer, hvorledes det opfører sig elektromagnetisk og under indflydelse af tyngdekraften.

LHC opgraderes pr. 2030, så det vil kunne levere ca. 10 gange flere kollisioner (HiLumi-LHC projektet). CERN’s styrelse undersøger for tiden (2025) muligheden for at realisere en helt ny maskine fra omkring 2045-2048, kaldet FCC (Future Circular Collider, FCC), der vil skulle installeres i en ny 91 km lang underjordisk cirkulær tunnel. CERN har igennem de seneste 3 år gennemført en omfattende undersøgelse (FCC Feasibility Study) af de tekniske aspekter ved projektet, herunder den 91 km lange tunnel, der hovedsagelig skal ligge i Frankrig, men også passere under den sydlige spids af Genèvesøen.

I december 2025 mødtes European Strategy Group i Ascona, Italien og formulerede den Europæiske Strategi for Partikelfysik (EPPS-u). Hovedprioriteten er installationen af en elektron-positron-collider, kaldet FCC-ee, der med høj kollisionsrate (luminositet) vil kunne studere W-partiker, Z-partikler, topkvarker og Higgs-partikler med uhørt præcision. Maskinen, der også betegnes som en "Higgs-fabrik", vil kunne undersøge vekselvirkningen mellem Higgs-bosoner og svare på vigtige spørgsmål om Universets stabilitet foruden at lede efter ny fysik, dvs. fysik, der ligger ud over standardmodellen. Maskinens pris inklusiv tunmellen er beregnet til ca. 15 milliarder schweizerfranc. EU-Kommissionen har prioriteret projektet højest på sin "Moonshot-liste" i 2025 og har foreslået en budgetlinje på 3 milliarder euro som støtte til projektet. Europa-Parlamentet skal nu tage stilling til en eventuelt bevilling.

Projektet skal forelægges CERN-Council (medlemsstaterne) i foråret 2026. Hvis det godkendes, kan det føre til en endelig beslutning i 2028 og start på konstruktionen omkring 2032. Anlægget vil kunne stå klart omkring 2045-2048. FCC-ee-tunnelen vil siden kunne anvendes til at installere en superledende collider til protoner og tungere atomkerner, altså hadroner, dvs. partikler, der består af kvarker, kaldet FCC-hh. Denne senere fase er endnu ikke undersøgt i detaljer, men forventes at koste yderligere 13 milliarder schweizerfranc og kunne tages i brug omkring 2065, såfremt den 91 km lange tunnel er blevet bygget i forbindelse med forløberen FCC-ee.

• CERN's hjemmeside
• Alice's hjemmeside
• ATLAS' hjemmeside
• ISOLDE's hjemmeside