artikel
Verstuur wo 10-09-2008 18:06

Jacht op Higgs geopend

Eerste protonen door nieuwe deeltjesversneller LHC

Vandaag hebben de eerste bundels protonen een compleet rondje afgelegd door de 27 kilometer lange deeltjesversneller LHC. De 6 miljard euro kostende versneller moet de komende jaren antwoord geven op fundamentele natuurkundige vragen over de oerknal, antimaterie en het ondoorgrondelijke Higgsdeeltje.

‘Behoorlijk emotioneel’, was Frank Linde, directeur van het Nederlands Instituut voor Deeltjesfysica (Nikhef) in Amsterdam. En hij was niet de enige. In het speciaal ingerichte perszaaltje gaf menigeen toe de adrenaline te voelen stromen. Het is ook niet niks, wat er vandaag gebeurde. Voor het eerst reisde een bundel protonen een heel rondje door de grootste deeltjesversneller ooit, de Large Hadron Collider op het CERN-instituut in Genève. Het Nikhef levert de Nederlandse bijdrage aan het internationale monsterproject, en vanmorgen konden verslaggevers meekijken naar de gebeurtenisssen in Genève.

De beloofde videoverbinding met het CERN haperde, en de website was overbelast, maar natuurkundigen hebben geen gelikte videobeelden nodig om opgewonden te raken. Een sobere grafiek, waarop te zien is hoe ver de bundel protonen is gekomen in de 27 kilometer lange versneller, is genoeg. Dat ging stap voor stap, want een deeltjesversneller zet je niet aan met een simpele druk op een knop. Eén voor één werd een serie schotjes weggehaald, en elk volgende ‘wolkje’ protonen reisde zo een paar kilometer verder door de tunnel. Iets voor half elf, een klein uurtje na aanvang, was het zover. “Vijf, vier, drie, twee, een. Blast!” klonk het via de haperende verbinding vanuit Genève. Een fractie van een seconde later brak het applaus los.

Later vandaag reisde ook een tweede bundel protonen, in tegengestelde richting aan de eerste, door de tunnel. Over een paar weken zullen de bundels op bepaalde plekken tegen elkaar botsen, en vanaf dat moment wordt het echt feest, voor de natuurkundigen. Op vier plaatsen in de tunnel zijn de afgelopen jaren reusachtige opstellingen gebouwd, waar de brokstukken van de deeltjesbotsingen zullen worden bestudeerd. In het Zwitserse deel van de tunnel staat de Atlas-detector die helemaal is ingericht om sporen van het Higgs-deeltje te vinden, het enige nog ontbrekende puzzelstukje in het standaardmodel van elementaire deeltjes. Ook het concurrerende CMS-experiment, een half rondje verderop in de tunnel en op Frans grondgebied, is ontworpen om dat deeltje te vinden.

Want het Higgs-deeltje, de heilige graal van het deeltjesonderzoek, is hard nodig. Zonder Higgs is namelijk niet te verklaren waarom alle ándere deeltjes, zoals protonen, neutronen en elektronen, massa hebben. Maar in de ruim veertig jaar die verstreken zijn sinds de Britse natuurkundige Peter Higgs het bestaan ervan voorspelde, heeft het Higgs-deeltje zich hardnekkig schuil weten te houden. Het bleek telkens nét ietsje zwaarder dan de vorige generatie deeltjesversnellers aankon. Hoe zwaar het deeltje precies is, weten natuurkundigen niet, maar wel weten ze wat de bovengrens is: zwaarder dan 200 keer de massa van een proton kan het eigenlijk niet zijn. De nieuwe versneller is zó krachtig, dat dat met gemak bereikt kan worden. Nikhef-directeur Frank Linde is dan ook stellig: “Vinden we het Higgs-deeltje niet, dan bestaat het niet. Daar mag je me aan houden.”

Een kilometer of vier ten westen van Atlas staat de reusachtige Alice-detector opgesteld, waar omstandigheden zullen worden gecreeërd zoals die vlak na de Big Bang in het heelal heersten, met de daarbijhorende oersoep, quark-gluonplasma’s en zinderende temperaturen. Ook het vierde experiment, LHCb, moet antwoord geven op een prangende vraag uit de tijd vlak na de oerknal: waar is toch alle antimaterie gebleven die toen moet zijn ontstaan, en waarom zien we nu alleen maar gewone materie om ons heen?

Allesverzengende zwarte gaten zullen er, zoals doemdenkers vrezen, niet ontstaan bij de experimenten met de nieuwe versneller. “Dat is onzin, echt grote onzin,” zegt Frank Linde. “Een klein groepje idioten kijkt alleen naar een déél van de theorie. Ja, er kúnnen in theorie mini-zwarte gaten ontstaan, maar dezelfde theorie zegt dat ze dan vrijwel onmiddellijk zullen verdampen, en dat slaan ze voor 't gemak dan maar over. De kans dat zulke minuscule zwarte gaten in de atmosfeer ontstaan, bij botsingen van kosmische straling, is trouwens veel groter. En we zijn er nog steeds, hier op aarde.” De rechtszaak, die fervent tegenstander Walter Wagner kortgeleden op Hawaii aanspande om experimenten met de versneller te verbieden, en de doodsbedreigingen aan het adres van CERN-medewerkers eerder deze week, neemt Linde dan ook niet serieus. “Er is echt járen gestudeerd op de veiligheid van de versneller.“

Na afloop van een geslaagde ‘eerste ronde’ komt er dan eindelijk een videoverbinding tot stand met de Nederlandse equipe in Geneve. Wetenschappelijk directeur van het CERN, de Nederlandse hoogleraar Jos Engelen, vertelt dat hij zich een heel klein beetje zorgen had gemaakt. “Omdat het zo makkelijk ging allemaal. Alles werkte.” Nou, alles: op de videoverbinding na, maar dat is voor de natuurkundigen allemaal bijzaak. De getallen en de grafieken zeggen genoeg.

Met de start van de nieuwe versneller breken weer gouden tijden aan voor de natuurkunde. Grote ontdekkingen, Nobelprijzen wellicht, lijken onder handbereik te liggen. De CERN-Courier tekende vorige maand de verwachtingen op van een aantal Nobelprijswinnaars. Gerard ’t Hooft (1999) verwacht “minstens het Higgs-deeltje, en misschien zelfs verschillende soorten daarvan.” Martinus Veltman (1999) zou teleurgesteld zijn als het Higgs werd gevonden. “Dan is het model áf. Dat is saai. Ik heb liever iets onverwachts.”

Frank Linde, zelfs sinds 1991 betrokken bij de voorbereidingen van LHC, zegt met een klein beetje jaloezie: “Dit is een echt geweldige tijd voor jonge onderzoekers. Als je nu niet beroemd wordt, dan kun je het in ieder geval niet aan de omstandigheden wijten.”

Op 21 oktober zullen de Duitse bondskanselier Merkel en de Franse president Sarkozy de nieuwe deeltjesversneller officieel in gebruik nemen. Maar voor natuurkundigen is dat vandaag al gebeurd.

Jacqueline de Vree

 Omroep.nl 
 TV gids 
 Radio gids 
 Uitzendinggemist.nl 
 Zoek