Deeltjesfysicus Ivo van Vulpen zoekt naar antwoorden op de grote vragen in de natuurkunde. Dat doet hij met behulp van de Large Hadron Collider (LHC), de deeltjesversneller van CERN. Naast zijn onderzoek geeft hij les aan de Universiteit van Amsterdam. Op 2 mei is hij één van de sprekers van New Scientist Live – Expeditie NEXT. Hij zal daar samen met collega-natuurkundige Freya Blekman ingaan op de vraag hoe kleine deeltjes grote mysteries op kunnen lossen.
Waar bent u naar op zoek in uw onderzoek?
‘Ik werk mee aan het ATLAS-experiment, dat gericht is op het vinden van nieuwe natuurkunde. Sommige experimenten van CERN zijn gericht op specifieke zaken, maar er zijn ook twee experimenten die naar het grotere plaatje kijken. Dat zijn het ATLAS- en het CMS-experiment. Freya werkt aan CMS, ik aan ATLAS. We zijn op zoek naar dingen die we niet begrijpen. Er bestaat al een model van de natuur, het standaardmodel. We denken dus te weten hoe de natuur in elkaar zit. Aan de hand van die theorie doen we voorspellingen, en uit de botsingen die we doen in de LHC kunnen we opmaken of er zaken zijn die we nog niet begrijpen.’
Kosmische curiosa: quasimaan Kamo’oalewa
Sterrenkundejournalist Govert Schilling beschrijft elke maand een wonderlijke bewoner van het heelal. In deze editie: quasimaan Kamo’oalewa.
Freya Blekman werkt aan het concurrerende CMS-experiment. Hopen jullie dezelfde ontdekkingen te doen?
‘We houden ons bezig met dezelfde vragen en volgen daarvoor ook ongeveer dezelfde route. We gebruiken een soortgelijke detector voor onze botsingen. Je wilt natuurlijk de eerste zijn die iets nieuws ontdekt. Als wij iets geks zien dat we niet kunnen begrijpen, dan zou het kunnen zijn dat we iets nieuws hebben ontdekt. Maar het kan ook zijn dat we iets doms hebben gedaan in onze computercode of dat de detector niet goed werkt. Als je te snel wil zijn, en onterecht roept dat je wat hebt ontdekt, dan sta je voor gek. Maar als je te lang wacht, dan haalt een ander team je in en ben je nummer twee. En de tweede persoon die ooit de Mount Everest beklom, daarvan weet niemand meer wie dat was. Het is dus best wel een spannende wedstrijd. We proberen elkaar in evenwicht te houden. We stuwen elkaar vooruit.’
Waarom bestaan er twee afzonderlijke experimenten, als die hetzelfde doen?
‘De belangrijkste reden daarvoor is een onafhankelijke crosscheck. We werken onafhankelijk van elkaar, maar kunnen elkaars bevindingen controleren. En de detectoren werken niet helemaal hetzelfde. We zijn op zoek naar nieuwe natuurkunde, maar weten niet helemaal hoe die eruitziet en in welk hoekje we die moeten zoeken. Bij ieder experiment hebben we onze eigen keuzes gemaakt wat betreft de technologie. We hebben dezelfde basisideeën, maar vullen ons werk net anders in.’
Is het tijd dat de LHC wordt opgevolgd door een nieuwe deeltjesversneller?
‘We hebben pas een paar procent van de data verzameld die we met de LHC kunnen vergaren. De makkelijkste dingen hebben we kunnen uitsluiten. Maar met de LHC hebben we als mensheid voor het eerst een gebied kunnen betreden waar we nooit eerder zijn geweest. Het is alsof je in een nieuw land aankomt en even snel rond racet. Nu is het tijd om rustig het hele land te bekijken en te zoeken naar iets nieuws.’
Alsof je naar Parijs gaat en enkel de Eiffeltoren bezoekt, om pas daarna de rest van Frankrijk te zien?
‘Stel dat je voor het eerst in Amerika aankomt, met je bootje. Als je enkel even over het strand rent, concludeer je ‘ach, hier is ook alleen maar zand, niets nieuws’. Pas als je rustig doorwandelt, kun je nieuwe ontdekkingen doen. Voordat je een bizon tegenkomt, die je in Europa niet hebt, ben je wel even bezig. Met andere woorden: nu we de makkelijke, grote dingen gevonden hebben, is het tijd om verder op zoek te gaan naar wat we van de LHC kunnen leren. Dat is een stuk moeilijker, maar dat is juist leuk.’
Wat is de grootste uitdaging van de toekomst voor de deeltjesfysica?
‘Dat we niet weten waar we onze antwoorden moeten zoeken. Er zijn heel veel vragen en theorieën. Bijvoorbeeld over donkere materie. Bij CERN proberen we via antimaterie het deeltje te maken waaruit donkere materie bestaat. Maar collega’s van mij zijn aan het wachten tot de aarde door een wolk van donkere materie vliegt, in de hoop dat ze daar een signaal van kunnen opvangen. En kosmologie-collega’s die naar de sterren kijken, proberen hun antwoorden uit de kosmos te halen. Er is geen aanwijzing waar de eerste tekenen te zien zullen zijn. Dus welke kant moet je dan op? Moet je een grotere deeltjesversneller bouwen? Of een preciezere? Of toch iets anders? Dat levert flink wat discussie op, want we zullen het met z’n allen moeten doen. We zullen samen moeten optrekken, want we willen dezelfde vragen beantwoorden.’
Samen als deeltjesfysici, of ook samen met andere vakgebieden, zoals de kosmologie?
‘De wereld van het allerkleinste en de wereld van het allergrootste lijken steeds meer samen te komen. We beantwoorden elkaars vragen. Als je wilt weten hoe de zon brandt, ga je niet naar de zon toe. Honderd jaar geleden wist niemand hoe het kon dat de zon brandt. Nu weten we dat dat kan doordat atoomkernen samensmelten. Dit is ontdekt doordat een deeltjesfysicus wilde weten hoe die atoomkernen in elkaar zitten. Daar bleek de sleutel te liggen voor kernfusie. Ook de vraag ‘waar bestaat donkere materie uit?’ komt vanuit de kosmologie, maar je probeert samen tot een antwoord te komen.’
Dit bericht is onderdeel van een samenwerking met:
