Large Hadron Collider
Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
De Large Hadron Collider is een deeltjesversneller in aanbouw bij CERN in de buurt van Genève. Bij ingebruikname zal het voorlopig de krachtigste versneller zijn tot nu toe, maar er staan al nog zwaardere en krachtiger machines op de tekentafel zoals de ILC (International Linear Collider) die ergens tussen 2015 en 2020 in gebruik moet komen.
[bewerk] Gebruik
Met de LHC worden protonen versneld tot bijna de lichtsnelheid, waarna een botsing volgt. Uit die botsing proberen wetenschappers allerlei informatie te halen door middel van verschillende soorten detectors die om de buis aangebracht zijn. Aanvankelijk zullen protonen worden versneld en tegen elkaar in op elkaar gebotst worden, vanuit beide richtingen met een energie van 7 TeV (tera-elektronvolt), samen dus 14 TeV. Later hoopt men ook zwaardere deeltjes zoals loodkernen te kunnen laten botsen, met energieën van meer dan 2000 TeV. Het belangrijkste deeltje dat men zoekt is het Higgs-deeltje. Dit boson moet de verklaring geven voor de massa van deeltjes en het fundament van het Standaardmodel vormen.
Wat verdere gevolgen zijn van de LHC, kan moeilijk gezegd worden. Alleen dat het de voltooiing van het Standaardmodel grote mogelijkheden biedt en ook tot verdere (nu nog onverwachte) ontdekkingen. Misschien kunnen er zelfs kleine, zeer snel verdampende zwarte gaten mee gemaakt worden. Dan zouden verschillende andere kosmologische theorieën getest kunnen worden zoals diverse varianten van de Snaartheorie. Op 21 mei 2008 is de LHC officieel in gebruik genomen.
[bewerk] Bouw
De LHC 'grote botser van zware deeltjes' is de opvolger van de Large Electron-Positron Collider (LEP) en wordt geconstrueerd in de reeds bestaande tunnel waarin de LEP eerst stond, met een omtrek van 27 km. De doelstelling was om in 2007 de LHC in gebruik te nemen en de bouw heeft dan 7 jaar geduurd. De totale kosten bedragen dan 3,75 miljard euro. Eind 2007 hoopte men de eerste botsingen te kunnen bewerkstelligen, maar het zal nog zeker tot de zomer van 2008 duren voordat de experimenten interessante data zullen genereren. Nederland doet ook mee aan het project. Het verzorgt 4,5%, oftewel 27,8 miljoen euro, (2001, 61,2 miljoen gulden) van het jaarlijkse inkomen van CERN. Of de LHC dat bedrag waard is, kan moeilijk voorspeld worden, omdat men niet weet welke antwoorden de LHC zal brengen. Maar veel wetenschappers zijn hoopvol, aangezien het Standaard Model voorspelt dat er bij de energieën die de LHC kan bereiken een mechanisme moet bestaan dat ervoor zorgt dat de energie van bepaalde deeltjes niet naar oneindig zal gaan. Het Standaard Model zelf heeft hiervoor het Higgs-mechanisme. De LHC zal moeten uitmaken of dit daadwerkelijk het mechanisme is of dat andere theorieën hun gelijk gaan krijgen.
Voor de detectie van de deeltjes die ontstaan en vervolgens vervallen bij de zeer energierijke botsingen van de versnelde protonen worden vijf grote detectoren gebouwd, twee voor algemene doeleinden (ATLAS en CMS) en drie voor meer specifieke experimenten.
De technologische eisen aan de nauwkeurigheid en de veiligheid van de apparatuur tijdens de experimenten zijn extreem hoog: de supergeleidende magneten bevatten een enorme hoeveelheid energie (10 Gigajoule bij een magneetveld van 6,33 Tesla) als ze eenmaal in werking zijn, evenals de straal van de versnelde deeltjes (725 Megajoule) - een enkel versneld proton zou een kinetische energie hebben vergelijkbaar met die van een vliegende mug, wat voor een sub-atomair deeltje haast onvoorstelbaar is. De energie die vrijkomt bij het verlies van een tienmiljoenste van de energie van de straal is voldoende om een magneet uit het supergeleidende temperatuurtraject te tillen waardoor de in de magneet opgeslagen energie explosief zou worden omgezet in warmte. De kolossale, tonnenzware magneten worden dan ook met een precisie van om en nabij een millimeter geplaatst.
