Deeltjesversneller Cern in Genève na twee jaar weer opgestart

De deeltjesversneller van het Europees Centrum voor Kernonderzoek (Cern) in Genève, de Large Hadron Collider (LHC). Beeld getty

In Genève is de grootste deeltjesversneller ter wereld weer aangezet, na twee jaar onderhoudswerk. Met de deeltjesversneller wordt natuurkundig onderzoek gedaan aan elementaire deeltjes. Het gigantische apparaat kon de afgelopen twee jaar niet worden gebruikt vanwege reparaties en technische verbeteringen.

De wetenschappers van Europees Centrum voor Kernonderzoek (Cern) hopen vandaag voor het eerst weer deeltjes af te vuren door de 26,6 kilometer lange tunnel van de deeltjesversneller. 'Het opstarten is voltooid!', meldde Cern enthousiast op zijn website.

De deeltjesversneller, officieel de Large Hadron Collider (LHC) geheten, werd in september 2008 in gebruik genomen en de bouw ervan heeft ongeveer 5 miljard euro gekost. De tunnel loopt onder de Frans-Zwitserse grens door.

Met de Large Hadron Collider is in 2012 onder meer het vermoedelijke Higgs-bosondeeltje opgespoord. Dat is een subatomisch deeltje dat er voor zorgt dat alle andere deeltjes in het heelal massa hebben.

Beeld EPA

Tijdens het twee jaar durende onderhoud is alle bedrading van de ondergrondse deeltjesversneller gecontroleerd, en is de LHC uitgerust met nieuwe magneten en hogere voltages, zodat de deeltjes meer energie kan worden meegegeven. Het energieniveau van de deeltjes zal bijna twee keer zo hoog liggen als tijdens de eerste onderzoeksperiode tussen 2010 en 2013.

Cern wil zo de deeltjes nog harder op elkaar laten botsen. De hoop is dat met de nieuwe experimenten een tipje van de sluier wordt opgelicht over donkere materie, een theoretische soort materie die niet te zien is, maar waarvan wetenschappers denken dat het merendeel van ons heelal eruit bestaat.

Wetenschappers bereiden zich nu voor op hun nieuwe onderzoek aan de deeltjesbotsingen, dat waarschijnlijk in juni zal beginnen. Eventuele nieuwe onderzoeksresultaten worden niet voor medio 2016 verwacht.

Beeld epa

Dubbele kracht

Een slechte las in het elektrische circuit werd de deeltjesversneller in Genève, de Large Hadron Collider, op 19 september 2008 fataal. De magneten die de protonen door de tunnel geleiden, worden gekoeld tot bijna het absolute nulpunt (1,9 Kelvin).

Bij die temperatuur zijn ze supergeleidend: de stroom ondervindt geen enkele weerstand. Maar door de slechte las dus wel. De temperatuur liep op, de magneet was daardoor niet meer supergeleidend en werd nog warmer. In een paar milliseconden was het gebeurd.

Het koelmiddel, vloeibaar helium, raakte aan de kook, zette uit en explodeerde uit zijn omhulling. De kracht waarmee dat gepaard ging was zo groot dat enkele magneten, elk 35 ton zwaar, van hun betonnen sokkel werden gerukt.

De machine werd gerepareerd, draaide drie jaar op half vermogen, ontdekte het Higgs-deeltje, maar heeft nu een volledige onderhoudsbeurt gekregen. Alle verbindingen tussen de 1200 zogeheten dipoolmagneten zijn blootgelegd en opnieuw gelast. De machine is ook verder helemaal nagelopen, wetenschappers maken van de gelegenheid gebruik om hun detectieapparatuur te verbeteren.

De machine kan nu weer draairen, en met dubbele energie. De protonen botsen met 14 TeV op elkaar, oftewel 14 biljoen elektronvolt. 1 tera elektronvolt is niet veel, het is de energie van een vliegende mug, maar alle biljoenen protonen in één bundel hebben samen net zo veel energie als een TGV die 150 kilometer per uur gaat.

Die protonen zijn verdeeld over 5600 pakketjes van 100 miljard stuks elk. De helft van die pakketjes draait met bijna de lichtsnelheid linksom door de tunnel, de andere helft gaat rechtsom. Op vier plaatsen in de 27 kilometer lange tunnel worden de stromen bij elkaar gebracht en botsen de protonen. Immense detectoren, tientallen meters hoog en breed, registreren de gecreëerde deeltjes.

Een lhc op volle toeren produceert straks een miljard botsingen per seconde. Een klein deel daarvan is fysisch interessant en het is de kunst voor de fysici om deze gigantische datastroom af te bakenen en te geleiden.

En dat alles met ongekende precisie. De pakketjes zijn een millimeter dik maar worden voor de botsingen samengeknepen tot enkele haardiktes. De vereiste nauwkeurigheid is te vergelijken met twee naalden die elkaar moeten raken nadat ze op 10 kilometer afstand van elkaar zijn afgevuurd.

Intussen moeten de operators met de kleinste verstoringen rekening houden. De stand van de maan, het waterpeil in het meer van Genève of een TGV die 300 kilometer verderop voorbijraast, het kan allemaal te veel zijn voor een geslaagde botsing.

Misschien was het wel een voordeel dat de LHC vijf jaar geleden is gecrasht, zei Jan Uythoven tijdens zijn rondleiding door de tunnel in 2013. "Nu heeft de machine niet op het randje van haar kunnen hoeven draaien waardoor storingen zijn uitgebleven. en deze energie is genoeg gebleken om het higgs-deeltje te vinden."
Joep Engels

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden