Eerste protonen snellen door de Large Hadron Collider

Woensdag 10 september is de nieuwe deeltjesversneller, de Large Hadron Collider op het CERN in Genève van start gegaan. De eerste protonen zijn in de 27 km lange en sterk gekoelde tunnel (-271,1 graden Celsius) geïnjecteerd en hebben woensdagmorgen een eerste volledige ronde gemaakt. Deze eerste echte test van het complexe systeem verliep zonder grote problemen. De verwachting is dat de eerste botsingen van protonen de komende maand plaatsvinden. Tot die tijd worden de versneller en de detectoren die de botsingsproducten signaleren nog verder afgesteld en afgebouwd. De start markeert een belangrijk moment, bereikt na ruim twee decennia lang ontwerpen en bouwen. Ruim anderhalf jaar duurt de ingebruikname van de versneller nu. Het koelen van de magneten duurde bijvoorbeeld al maanden. Begin september werden de eerste kleine stukjes tunnel door de protonen uitgetest, waarbij bij het LHCb-experiment meteen een mooie meting werd gedaan met behulp van een Nederlands detectoronderdeel. De protonen zijn afkomstig van waterstofatomen die ter plekke gestript worden, wat betekent dat zij hun enige elektron kwijt raken. Het kale proton dat overblijft is nodig voor de experimenten van de LHC. In een voorversneller worden de protonen versneld en in de tunnel geïnjecteerd, waar ze hun rondes maken tot ze worden 'gedumpt' of bij een botsing uit elkaar spatten. Deze proton-protonbotsingen volgen binnenkort. De eerste volledige rondes in de LHC is een bijzondere mijlpaal voor de ruim tweehonderd Nederlandse onderzoekers en technici die aan de LHC hebben meegewerkt. Prof. dr. Marcel Merk, projectleider van het LHCb-experiment, stelt enthousiast: 'Na jarenlang geïnvesteerd te hebben in het bouwen van de LHC-versneller en state-of-the-art deeltjesdetectoren breekt nu het tijdperk aan waarin we de fundamentele natuurwetten verder gaan ontrafelen.' Nederland bouwde mee aan onderdelen van drie van de vier grote detectoren die botsingen van de LHC gaan analyseren: ALICE, ATLAS en LHCb. ALICE bestudeert het quarkgluonplasma, een nieuwe toestand van materie die ten tijde van de oerknal bestond; ATLAS zoekt naar het Higgsdeeltje, nodig om de massa van materiedeeltjes te verklaren (de ontbrekende schakel in het Standaard Model), en LHCb wil antwoord krijgen op de vraag waarom er geen antimaterie meer is, hoewel na de oerknal evenveel materie als antimaterie aanwezig moet zijn geweest. Prof. dr. Frank Linde, directeur van Nikhef, zegt: 'Mijn mooiste moment als wetenschapper was in 1989 de start van CERN's LEP-versneller. Nu staat een hele nieuwe generatie jonge wetenschappers op het punt ontzettend mooie en spannende fysica te gaan doen met CERN's LHC. Mijn handen jeuken en eigelijk ben ik gewoon jaloers op al diegenen die de komende maanden de eerste proton-protonbotsingen mogen analyseren!'