Donkere materie aan het licht brengen
De Nederlandse geleerden die via Nikhef meewerken aan het avontuurlijk onderzoek met de Large Hadron Collider (LHC), zijn dan ook zowel opgewonden als ongeduldig over wat er de komende tijd op hun pad gaat komen. Voor het eerst in 27 maanden verzamelt CERN’s reusachtige apparaat na een onderhouds- en opstartperiode van bijna twee jaar weer data. Er vinden weer botsingen plaats in alle experimenten bij een ongeëvenaarde energie van 13TeV.
Iets volledig onverwachts
Prof. dr. Nicolo de Groot, co-programmaleider ATLAS op Nikhef en hoogleraar Radboud Universiteit Nijmegen kijkt dan ook vooruit: “De ontdekking van het Higgs-boson was het hoogtepunt van Run 1. In Run 2 kunnen we precisiestudies van de Higgs doen en zoeken naar de deeltjes waar donkere materie uit opgebouwd is. Met de hogere energie gaan we een volledig onbekend gebied in. Het mooiste zou iets volledig onverwachts zijn.”
Vanmorgen gaven de operators het sein “stabiele bundels”, het signaal voor de LHC-experimenten om weer data te gaan verzamelen. Bundels bestaan uit ‘bunches’ series van pakketjes protonen, die bijna met de lichtsnelheid voortbewegen in de 27 kilometer omtrek van de cirkelvormige LHC. Zeer krachtige supergeleidende magneten zorgen ervoor dat de bunches protonen in tegengestelde richting door de ring worden voortbewogen.
100 miljard protonen
De onderzoekers vullen nu de deeltjesversneller met twaalf van zulke bunches, met elk ongeveer 100 miljard protonen. Dit aantal wordt geleidelijk opgevoerd totdat de LHC in staat is om één miljard botsingen per seconde te produceren. Prof. dr. Stan Bentvelsen, directeur Nikhef en oud-programmaleider ATLAS, schetst het perspetief waar dat toe zou kunnen leiden zo: “Na de ontdekking van het higgsdeeltje zijn we vreselijk benieuwd hoe het Standaardmodel kan bestaan en hoe donkere materie daar in past. Goede kans dat LHC hier antwoorden op gaat vinden.”
Tijdens Run 1 van de LHC, kondigden de ATLAS- en CMS-experimenten de ontdekking van het Higgs-boson aan. Dit is het laatste stukje van de puzzel van het Standaardmodel de theorie die de elementaire deeltjes beschrijft waaruit al het zichtbare in ons universum is opgebouwd. Vanaf vandaag kunnen natuurkundigen het Standaardmodel nog verder bestuderen en hebben ze de ambitie om nieuwe natuurkundige fenomenen buiten het Standaardmodel te ontdekken.
Prof. dr. Marcel Merk, programmaleider LHCb op Nikhef en VU-hoogleraar ziet in deze Run 2 van de LHC “de unieke mogelijkheid om nog dieper in de quantumstructuur van de natuur te kijken. Hierbij hopen we deeltjes te ontdekken waarmee het mysterie van de ontbrekende antimaterie in het universum verklaard kan worden.” Zijn collega’s en hij hopen hierdoor verklaringen te vinden voor mysteries zoals donkere materie – waaruit een kwart van het universum zou bestaan – of voor de klaarblijkelijke voorkeur van de natuur voor materie boven antimaterie. En die is niet onbelangrijk om te begrijpen, want zonder deze zouden we niet bestaan.
