Woensdag was de dag waar deeltjesfysici over de hele wereld reikhalzend naar uit hebben gekeken. Deeltjesfysici van het Europese deeltjesfysica-instituut Cern verichtten de eerste wetenschappelijke metingen aan deeltjesbotsingen in de vernieuwde LHC, de deeltjesversneller van het instituut.
Met die metingen hopen natuurkundigen de eerste stap te zetten richting nieuwe fysica. Onopgeloste problemen, zoals het wel of niet bestaan van supersymmetrie (hypothetische deeltjes die de natuurkunde eleganter in elkaar laten steken) en de zoektocht naar donkere materie (waarvan fysici indirect de aanwezigheid in het universum meten zonder te weten wat het is), vinden in de nieuwe botsingscyclus van de LHC mogelijk eindelijk een oplossing.
Higgsdeeltje
Dat de eerste metingen aan botsingen op hoge energie plaatsvinden, is het resultaat van het vernieuwingstraject van de LHC. Nog voor dat traject vond de versneller onder meer het lang gezochte higgsdeeltje. Dat deed de LHC echter nog terwijl het op (min of meer) have kracht draaide. Dankzij de update lag de LHC grofweg twee jaar stil, een periode waarin de fysici hard werkten aan de voorwaarden voor de heropstart en waarin geselecteerde groepen bezoekers (waaronder lezers van New Scientist) een bezoek konden brengen aan de ondergrondse experimenten.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Belangrijke momenten
De eerste metingen volgden op een maandenlange opstartprocedure. Belangrijke momenten waren het punt waarop er voor het eerst weer deeltjesbundels door de tunnel liepen en het moment waarop de deeltjes voor het eerst daadwerkelijk botsten. Woensdag werden de botsingen ook gemeten door de vier aan de versneller verbonden grote detectoren (ATLAS, CMS, LHCb en ALICE). Die metingen vormden de laatste en belangrijkste stap van de heropstart.
Instabiel
Rond 8:30 stonden de eerste metingen al op het programma, maar om nog onbekende reden bleken de protonbundels – de bundels met deeltjes die op hoge snelheid op elkaar moesten knallen – te instabiel, waardoor het systeem de botsingen automatisch annuleerde. De fysici begonnen direct aan een grondige analyse van wat er gebeurde, en begonnen tegelijk met een nieuwe poging.
Scientific method at work at #LHC: beams lost, investigation, refill, retry. #science #RestartLHC #13TeV
— André David (@DrAndreDavid) 3 juni 2015
Om 10:34 volgde het verlossende woord: de detectoren ATLAS en CMS hadden de eerste botsingen bij hogere energie waargenomen.
A huge cheer and round of applause in #ATLAS Control Room for first #13TeV collisions! Congratulations to the LHC @CERN for this milestone! — ATLAS Experiment (@ATLASexperiment) June 3, 2015
YEEEEES!! Stable beams condition! And now explore the new territory. Great achievement from the LHC operators. @CERN pic.twitter.com/1SU5gD2Z3p
— Ivo van Vulpen (@IvovanVulpen) June 3, 2015
Volledige energie
De herstart vindt overigens bijna – maar niet helemaal – op volle kracht plaats. De versneller laat deeltjes eerst botsen met een energie van 13 teraelektronvolt (TeV) – de door deeltjesfysici gebruikte grootheid om energie in uit te drukken. Op volle kracht kan de versneller 14 TeV halen; net iets meer, dus. Om de sterke, supergeleidende magneten niet direct teveel te belasten wordt echter eerst op een iets lagere energie gedraaid, waarna later vanzelf naar de volledige energie wordt opgeschaald.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws?Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder:
- Al het laatste Cern-nieuws in ons dossier Cern
- Cern-deeltjes botsen voor het eerst op volle kracht
- Zal de vernieuwde LHC de natuurkunde maken of kraken?
- Grote verwachtingen omtrent kleine deeltjes
- Jorgen D’Hondt hoopt op een hint naar donkeremateriedeeltjes
- Reis naar deeltjeswalhalla Cern