Cookies op Tweakers

Tweakers maakt gebruik van cookies, onder andere om de website te analyseren, het gebruiksgemak te vergroten en advertenties te tonen. Door gebruik te maken van deze website, of door op 'Ga verder' te klikken, geef je toestemming voor het gebruik van cookies. Wil je meer informatie over cookies en hoe ze worden gebruikt, bekijk dan ons cookiebeleid.

Meer informatie

Door Krijn Soeteman

Freelanceredacteur

CERN: grotere ring of lineair?

Grootste natuurkundeproef heeft ambitie

CERN-tweedaagse

Ons bezoek begint bij het bezoekerscentrum in Building 33 voor gewone mensen in het Zwitserse Meyrin, een kwartiertje lopen van een non-descript hotel op een industrieterrein vlak over de grens in Frankrijk. De Globe of Science and Innovation aan de overzijde van het centrum werd in 2004 aan CERN gedoneerd na de tentoonstelling Expo.02 in Neufchâtel. De overige gebouwen zien er over het algemeen niet heel up-to-date uit, waarmee men lijkt te willen zeggen: we geven het geld uit aan onderzoek, niet aan mooie gebouwen.

De agenda zit vol met bezichtigingen van verschillende sites en een interview met director for accelerators and technology Frédérick Bordry. Dat alles onder leiding van Martijn van Calmthout van het Nederlandse Nikhef en Dirk Ryckbosch van Ghent University. Zij geven samen een korte introductie over de geschiedenis van CERN en de huidige staat van de LHC.

In de tentoonstellingsruimte van Building 33 geeft Van Calmthout kort college over de ontstaansgeschiedenis. "Na de Tweede Wereldoorlog had Europa een project nodig voor verzoening, een project dat zo groot is dat het niet gemakkelijk door één land gedaan kan worden. Dat werd CERN. In de decennia na de oprichting werkten ook steeds meer landen van buiten Europa mee, maar de basis wordt nog steeds gevormd door Europese landen. Zo is CERN nog steeds een smeltkroes van landen en culturen, denk aan Palestijnen en Israëli's die samenwerken."

CERN werd opgericht in 1954 en stond toen nog voor Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire of Europese Raad voor Kernonderzoek, maar deze naam dekte al snel de lading niet meer, waardoor het nu nog rest als eigennaam. In het Nederlands noemen we het de Europese organisatie voor fundamenteel onderzoek naar elementaire deeltjes.

"Nu zijn er 10 miljoen tot 40 miljoen botsingen per seconde. Dat moeten er 400 miljoen worden""Nederland was vanaf het begin betrokken bij het project en was een van de eerste landen die tekenden", zegt Van Calmthout. "Er waren vier locaties in zicht: nabij Parijs, in Denemarken, in de buurt van Arnhem en bij Genève. Helaas vond de toenmalige socialistische regering in Nederland het een belachelijke hoeveelheid geld om in de wetenschap te stoppen, waardoor de locatie nabij Arnhem snel afviel."

Op dit moment zijn 23 landen lid van CERN, zijn er 8 associate member states en 3 landen met Observer Status, samen met de Europese Unie, Unesco en het JINR. De leden bepalen de gang van zaken bij CERN en dragen hun financiële steentje bij. Daarnaast werken er dagelijks tussen de zes- en negenduizend mensen. "Als je iedereen meerekent die zich over de hele wereld dagelijks met het project bezighoudt, kom je op zo'n dertienduizend mensen", zegt Van Calmthout.

Van de huidige projecten is de LHC het bekendst en alle grote detectors in deze versneller zijn in de jaren negentig van de twintigste eeuw ontwikkeld. De upgrade van de LHC heet High Luminosity LHC of HL-LHC. Luminosity of luminositeit staat voor lichtkracht en bij de LHC gaat het om hoe goed een bundel protonen kan worden samengeperst, zodat zoveel mogelijk protonen daadwerkelijk met elkaar botsen. In de versnellerbuis van de LHC gaan per richting zo'n 2500 'pakketjes' van 100 miljard protonen per stuk rond. Deze pakketjes gaan met bijna de lichtsnelheid door de buis heen, vervolgens moeten ze ook nog eens heel goed op elkaar gedrukt worden, zodat er zo min mogelijk lege ruimte tussen de protonen zit en er bij de plekken waar ze elkaar tegenkomen, zoveel mogelijk protonen botsen. Bij de huidige LHC is de kans dat protonen botsen best klein, doordat er nog heel veel lege ruimte is. Hoe hoger de magneetkracht, hoe beter alles kan worden samengeperst, wat dus in de HL-LHC het geval moet zijn.

Terug naar de huidige LHC. "Nu zijn er 10 miljoen tot 40 miljoen botsingen per seconde en dat moeten er 400 miljoen worden in de HL-LHC. Op dit moment hebben we niet de computerkracht om dat bij te houden, maar daar wordt hard aan gewerkt."

In de huidige LHC botsten protonen met 6,5TeV tegen elkaar, wat een totale botsingsenergie van 13TeV opleverde. Om in de verre toekomst eventueel met nog hogere energieën aan de slag te kunnen, is een nog grotere ring nodig, maar daarover is uiteraard veel discussie. Gaan we een ring van honderd kilometer in omtrek maken? Of bouwen we een lineaire versneller, waarmee weer andere natuurkunde gemeten kan worden? Daarover praten we later met Bordry; eerst gaan we de tunnel in.

Point 8

Bijna dan. Om een korte periode te overbruggen, gaan we eerst naar de oudste versneller, die inmiddels is omgebouwd tot een permanente tentoonstelling: het Synchrocyclotron. Met behulp van projecties over de versneller heen leer je de basisprincipes van het versnellen. Zonder projecties zie je vooral een enorme elektromagneet die om een cirkelvormige versneller van een paar meter doorsnede is gevouwen.

Dan rijdt een busje voor en gaan we op weg naar Point 8, de laatste van de acht punten waar onder andere vloeibaar helium naar beneden gaat voor de koeling van de supergeleidende magneten, samen met andere noodzakelijke dingen, zoals de energietoevoer. Naast Point 8 zit ook het LHCb-experiment, maar daar gaan we niet naartoe.

Point 8 bevindt zich vlak naast een parkeerplaats met zaken als een McDonald's, een slijterij en andere zaken die je op een industrieterrein vindt. Gelukkig wordt de saaie grijze blokkendoos van Point 8 opgefleurd met een groot spandoek dat laat zien wat zich beneden afspeelt. Tijdens de Long Shutdown-periode worden hier belangrijke upgrades uitgevoerd voor de toekomstige HL-LHC, zo worden de zogenaamde kickermagneten, die de geïnjecteerde bundel sturen, vervangen.

Eindelijk staan we dan voor de lift die ons 100 meter onder de grond brengt. Verplichte helmen op en naar verdieping -2. De lift geeft ook het aantal meters aan en we zijn al snel op -100 meter. Nog een veiligheidsdeur vol met waarschuwingen door, en langs een grote, verschuifbare muur en een gordijn van plastic lamellen. Dan staan we oog in oog met een klein stukje van de 27-kilometer lange tunnel met in het midden de overwegend blauwe vacuümbuis. Helemaal in het midden daarvan zitten twee buisjes naast elkaar waardoor de protonenbundels met de klok mee of tegen de klok in worden rondgepompt. Bundels met 2500 pakketjes van zo'n 100 miljard protonen per pakketje met een hoeveelheid energie in zich die vergelijkbaar is met de hoeveelheid energie in een 200 meter lange Thalys die 250 kilometer per uur rijdt. Alleen gaan deze pakketjes dus met 99,9999998 procent van de lichtsnelheid en is het niet de bedoeling dat ze uit de bocht vliegen. Een ravage zou het gevolg zijn.

Rende Steerenberg, hoofd van de Operations Group van het Beam Departement, vertelt ons meer. Waar kijken we naar? Geïsoleerde buizen en kabels die op allerlei verschillende installaties zijn aangesloten. Water en vloeibaar helium: Point 8 is een van de plekken waar dit binnenkomt. "De installaties zijn allemaal zo in elkaar gezet dat ze reduntant zijn", legt Steerenberg uit. "Als een punt uitvalt, mag de machine niet stilvallen en zo onherstelbare schade oplopen." Hij wijst nog op een aantal grote koperen platen: of we weten wat dat zijn? Ah, ja, de uiteinden van koperen kabels die zorgen voor een stukje van de stroomtoevoer. Andere formaten dan we gewend zijn.

We willen weten wat er gebeurt met de bundel als die niet meer wordt gebruikt; hoe zet je zo'n machine stil? Steerenberg: "Als de bundel opgebruikt is of om een andere reden moet stoppen, dumpen we hem, onder andere met behulp van de kickermagneten op andere locaties." De beam wordt als het ware 'verdund' door hem uit te waaieren over een zeven meter lange cilinder met een diameter van zeventig centimeter.

In 2015 mochten we in de hal kijken waar de buizen voor de bundels in elkaar gezet en getest worden, nu konden we eindelijk met eigen ogen de installatie te zien.


Apple iPhone 11 Microsoft Xbox Series X LG OLED C9 Google Pixel 4 CES 2020 Samsung Galaxy S20 4G Sony PlayStation 5 Nintendo Switch Lite

'14 '15 '16 '17 2018

Tweakers vormt samen met Hardware Info, AutoTrack, Gaspedaal.nl, Nationale Vacaturebank, Intermediair en Independer DPG Online Services B.V.
Alle rechten voorbehouden © 1998 - 2020 Hosting door True