De European Organization for Nuclear Research (beter bekend als CERN) is de afgelopen tijd veel in het nieuws geweest. De nieuwe deeltjesversneller die ze hebben gebouwd zou gevaarlijk zijn en zelfs zwarte gaten kunnen veroorzaken. Maar in alle discussies en berichtjes was het niet altijd even duidelijk wat het CERN nou precies is en wat ze er nou eigenlijk doen. Dat zal ik daarom hieronder proberen uit te leggen.
Wat is het CERN
Het CERN is een organisatie die onderzoek doet naar elementaire deeltjes. Dat betekent dat ze experimenten doen om uit te zoeken uit welke deeltjes alles is opgebouwd. Dit wordt gedaan met behulp van deeltjesversnellers.
Een deeltjesversneller is, zoals de naam al aangeeft, een apparaat dat kleine deeltjes zoals atomen en elektronen versnelt. De grootste en ingewikkeldste deeltjesversnellers zijn vaak wel kilometers lang en kunnen atomen zo sterk versnellen dat ze bijna even hard gaan als het licht. De grootste deeltjesversneller van het CERN is de LHC (Large Hadron Collider) op de Frans-Zwitserse grens bij Genève. Hoe groot deze versneller is kun je goed zien in het plaatje hieronder. Het is een luchtfoto waarin de versneller is aangegeven met een rode lijn.
De ondergrondse tunnels van de LHC staan met een rode lijn in de foto aangegeven.
Download bestand(PDF)
Hier kan je bovenstaand plaatje downloaden in hoge resolutie.
De LHC
De LHC bestaat uit een grote ring van wel 27 kilometer lang die 175 meter onder de grond ligt. In deze ring worden protonen (link naar uitleg atomen) versneld tot ze bijna net zo snel gaan als het licht. Het doel hiervan is om de protonen zo hard mogelijk op elkaar laten botsen. Hieronder kun je zien dat de LHC diep onder de grond ligt en dat de detectoren met een verticale schacht of tunnel zijn verbonden met het oppervlak.
De ondergrondse tunnels van de LHC en de detectoren.
Wat kun je met de LHC?
De LHC is gebouwd om nieuwe soorten deeltjes te ontdekken. Hierbij gebruikt het apparaat een idee van Albert Einstein: dat energie kan worden omgezet naar massa en andersom. In de praktijk betekent dit dat als er maar genoeg energie vrijkomt in een klein gebiedje, hieruit spontaan nieuwe deeltjes kunnen ontstaan.
Dit is precies wat de LHC doet. Het versnelt twee deeltjes en geeft ze op die manier heel veel energie. Vervolgens botsen ze op elkaar waardoor al deze energie in een keer weer vrijkomt en er een regen aan nieuwe deeltjes ontstaat. Hieronder zie je een computerweergave van zo’n botsing. De botsing gebeurde precies in het midden en elk lijntje is een deeltje wat daaruit is ontstaan.
Deeltjesversnellers leveren dit soort plaatjes op van botsingen van deeltjes. Ieder lijntje staat voor een deeltje dat bij de botsing is ontstaan.
Door al deze verschillende lijntjes goed te bekijken kan men berekenen door wat voor deeltjes deze zijn gemaakt. En nu hopen ze dat er tussen al deze miljarden lijntjes ergens een lijntje zit dat is gemaakt door een deeltje dat ze nog niet kennen. Een deeltje dat misschien wel het puzzelstukje is dat het geheel compleet maakt.
Om de deeltjes die bij deze botsingen ontstaan goed te kunnen zien zijn heel grote detectoren nodig. De grootste van de zes detectoren van de LHC heet ATLAS. Het is een gigantisch apparaat van wel 40 meter in doorsnee en weegt meer dan 7 miljoen kilogram. Hieronder kun je een foto van ATLAS zien, let ook vooral op de man midden onderin de foto.
De Atlasdetector. Beneden in het midden zie je een man staan.
Een tochtje door de LHC