Grootste deeltjesversneller ter wereld gestart

In Genève is vandaag de grootste deeltjesversneller ter wereld gestart. De jacht op de ultieme bouwsteen van de kosmos is begonnen. Onderzoekers krijgen een brok in hun keel.

Om half tien ’s morgens hangt er een onwezenlijke sfeer in The Globe, een koepelvormig expositiegebouw bij het CERN, het Europese instituut voor deeltjesonderzoek. Vanmorgen wordt op dit instituut de Large Hadron Collider (LHC) aangezet: de grootste en krachtigste versneller ter wereld. Het is een complexe, enorm spannende operatie.

Maar in The Globe is alleen een groot beeldscherm te zien. Het is verbonden met de controlekamer in het Franse Prevéssin van waaruit dit enorme apparaat wordt bediend, ook via computers en beeldschermen.

De echte gebeurtenissen spelen zich af onder de grond. Daar, 50 tot 100 meter diepte, ligt de 27 kilometer lange cirkelvormige versneller, ingeklemd tussen het meer van Genève en het FranseJuragebergte.

Dertig jaar is er, het denkwerk meegerekend, aan dit apparaat gewerkt. De meest geavanceerde hightech is erin verwerkt. Er zijn duizenden mensjaren in gestoken en zes miljard euro’s. Allemaal bedoeld om eindelijk weer baanbrekende ontdekkingen te kunnen doen in de deeltjesfysica. Die tak van de natuurkunde onderzoekt de bouwstenen van de kosmos, en de krachten die de deeltjes bijeenhouden.

Hoe werkt de deeltjesversneller? (Engelstalige uitleg)

Het belangrijkste nieuwe deeltje dat de fysici graag zouden vinden is het Higgsdeeltje. De Higgs moet verklaren hoe alle andere bouwstenen van de kosmos aan hun massa komen. Daarmee zou dit deeltje de ‘kroon’ kunnen worden op het Standaard Model dat door deeltjesfysici in de loop van de jaren zeventig werd gemaakt. Het model rangschikt de bouwsteentjes van de materie in twee families en beschrijft de krachten die deze deeltjes tot materie bijeenbinden.

De voorspellingen ervan zijn tot bijna onvoorstelbare precisie geverifieerd in experimenten. Maar nu moet de LHC zich vandaag nog bewijzen: voor het eerst moeten er protonen (positief geladen deeltjes) met bijna de lichtsnelheid hun rondjes gaan draaien door deze ultieme deeltjesracebaan.

Om half tien worden de eerste protonen in de versneller geïnjecteerd. Daarna zullen de versnellerexperts telkens een stapje nemen, licht projectleider Lynn Evans vanuit de controlekamer toe. Door steeds een nieuwe groep metalen ‘deuren’ open te zetten, laten zij steeds nieuwe sets van protonen telkens een paar kilometer verder reizen door de ring.

Na krap twintig minuten komen de deeltjes al tot halverwege. Bij het laatste stukje wordt Evans zichtbaar zenuwachtig. Als het goed is, zien we straks twee stipjes op het scherm, zegt hij. Dat betekent dat de deeltjes één keer rond zijn geweest. Het gebeurt nog ook: de allereerste poging slaagt, nog voor half elf. „Hier stopt mijn toelichting”, zegt Evans. Hij kan niet praten van geluk.

Een groot deel van de fysici van CERN keek toe vanuit een andere zaal, vertelt even later de Nederlandse onderzoeker Paul de Jong. Hij werkt mee aan het grote ATLAS-experiment dat straks bij de LHC-versneller metingen gaat doen. De Jong: „We stonden op de tafel. En eerlijk gezegd had ik een brok in mijn keel. Hier hebben we zo lang naar toe gewerkt.” Ook in de bedieningsruimte van het ATLAS-experiment gonst het. „Ik heb net champagne op”, roept Stan Bentvelsen, die het Nederlandse ATLAS-team leidt. „Dit is fantastisch.”

Klik voor fotoserie

Op de muur zijn grafieken geprojecteerd en een kleurig overzicht van de grote ATLAS-detector, een van de detectors van de LHC-versneller. „Kerstboomverlichting”, zegt Bentvelsen. Een van de protonen die tijdens het opstarten tegen de nog gesloten metalen deuren achter het ATLAS-experiment opliep, heeft daarbij een stroom van deeltjes vrijgemaakt, licht hij toe. En die hebben de grote ATLAS-detector laten ‘oplichten’, helemaal zoals het hoort. „Het werkt dus”, zegt Bentvelsen enthousiast. Vanaf nu zullen de versnellerexperts naar echte botsingen gaan toewerken. Ofwel: er moeten ook protonen in een tegengestelde richting gaan draaien. En die tegen elkaar in racende deeltjes moeten vervolgens op vier punten in botsing worden gebracht.

Pas dan kan het echte meten beginnen bij de vier reusachtige en complexe detectors, zoals ATLAS, die in die punten staan opgesteld. Zij moeten gaan registreren of uit de samenballing van energie bij zulke botsingen inderdaad de nog niet eerder waargenomen deeltjes ontstaan waarop deeltjesfysici zo lang wachten.

Een paar maanden nog zijn daarvoor uitgetrokken. „Maar weet je”, zegt Bentvelsen enthousiast. „Het zou me nu niet meer verbazen als ze de komende weken stiekem al een beetje met botsingen gaan oefenen.”