Groen licht voor megaversneller van 20 miljard: ‘We kunnen op een compleet nieuwe wereld stuiten’

Hij lijkt er te gaan komen, een megaversneller van 100 kilometer onder het Meer van Genève. Europese deeltjesfysici kondigden vrijdag een officiële haalbaarheidsstudie aan naar het kostbare megaproject.

Stond in Genève niet al een grote deeltjesversneller?

Ja. De nieuwe megaversneller − de Future Circular Collider (FCC) − moet de opvolger worden van de Large Hadron Collider (LHC), die ook al 27 kilometer lang is.

Net als zijn voorganger wordt de FCC een geavanceerde racebaan voor deeltjes, de fundamentele bouwstenen waaruit alles om ons heen bestaat − van mensen tot amoebes en van bergen tot planeten. En niet zomaar een racebaan, maar eentje van 100 kilometer, onder het meer van Genève door.

Daar bereiken deeltjes straks recordsnelheden die nog maar een fractie van de lichtsnelheid verwijderd zijn, waarna de deeltjes in volle vaart op elkaar klappen. Tussen de brokstukken speuren fysici naar aanwijzingen voor de manier waarop onze werkelijkheid in elkaar steekt.

Volgens het ambitieuze plan dat het Europese deeltjesinstituut vrijdag bekendmaakte, moet de FCC zo’n vier keer groter en zeven keer krachtiger worden dan de LHC. Het megaproject moet rond 2040 van start gaan. De LHC blijft nog tot 2038 in bedrijf.

Waarom hebben natuurkundigen zo’n nieuwe versneller nodig?

Allereerst is er het higgsdeeltje, het deeltje dat andere deeltjes hun massa geeft, en dat in 2012 werd ontdekt dankzij de LHC. ‘Ik zeg altijd: we hebben het higgsdeeltje gezien vanuit een boot, van een afstandje. Met de FCC kun je straks aan land, het deeltje van dichtbij bekijken’, zegt Stan Bentvelsen, directeur van het Nederlands deeltjesfysica-instituut Nikhef en betrokken bij de totstandkoming van het plan waar de nieuwe deeltjesversneller onderdeel van uitmaakt.

Dat plan spreekt eigenlijk over twee versnellers, beide onder de naam FCC, die elkaar moeten opvolgen. In de eerste, bijgenaamd ‘de higgsfabriek’, worden elektronen en positronen op elkaar geschoten. Daarbij ontstaan veel higgsdeeltjes. Volgens Bentvelsen kan die fase antwoord geven op alle belangrijke vragen uit de deeltjesfysica, mogelijk inclusief de vraag waaruit donkere materie bestaat − een mysterieus goedje dat het heelal doordrenkt, maar waarvan niemand weet wat het precies is.

Na die higgsfabriekfase wil men − net als in de huidige deeltjesversneller − protonen op elkaar schieten. Die grotere deeltjes hebben meer massa en leveren bij botsing gevarieerdere brokstukken op. Bovendien botsen ze bij zevenmaal hogere energie dan in de LHC. Daardoor kunnen fysici in ongekend detail de fijnste mazen van de werkelijkheid verkennen. ‘Het is ongelooflijk ambitieus, en je weet vooraf niet wat je zult vinden’, zegt Bentvelsen. ‘Misschien een bevestiging van de deeltjes die we kennen, maar je kunt ook op een compleet nieuwe wereld stuiten.’

Hoe zeker is het dat deze versneller er gaat komen?

Niet zeker. Cern heeft nu groen licht gegeven voor een vervolgonderzoek naar de technische en financiële haalbaarheid, maar de organisatie geeft hiermee wel duidelijk het signaal af dat dit de kant is die ze op wil. De belangrijkste vraag is of de financiën op tijd rondkomen. De nieuwe versneller zal naar verwachting 20 miljard euro kosten. ‘Dat is een erg groot bedrag. De vraag is waar dat vandaan zal komen. Daar gaat het vervolgonderzoek antwoord op geven’, zegt Bentvelsen. Dat onderzoek duurt zo’n zeven jaar.

20 miljard euro − is zo’n versneller dat geld wel waard?

Of je 20 miljard veel of weinig vindt, ligt eraan hoeveel kennis je waard is, reageert Cerndirecteur Fabiola Gianotti. ‘Ontdekken hoe het heelal werkt, is van onschatbare waarde.’

Toch is lang niet iedereen overtuigd van de noodzaak van een nieuwe versneller. ‘Ik vind het eigenlijk onverantwoord’, zegt fysicus Sabine Hossenfelder (Frankfurt Institute for Advanced Studies), een bekend criticus van de moderne deeltjesfysica, in de Britse krant The Guardian. ‘Waarom steken we dit geld niet in een internationaal centrum voor klimaatmodellen of voor pandemie-onderzoek?’

Gianotti vindt echter dat er geld beschikbaar moet zijn voor alle wetenschap. ‘Wetenschap kost soms veel geld, maar levert de maatschappij ook altijd iets op. Bovendien is wat wij vragen nog altijd weinig als je het vergelijkt met andere, minder nobele zaken waar de maatschappij geld aan uitgeeft.’

Is dit het enige versnellersproject van deeltjesfysici?

Nee. In China denkt men na over een soortgelijke versneller. ‘Het kan nog interessant worden als ze die straks ook gaan bouwen’, zegt deeltjesfysicus Tristan du Pree (Nikhef). ‘Naar eigen zeggen kunnen de Chinezen al in 2030 beginnen, tien jaar eerder dan Europa.’

Ondertussen denkt men in Japan serieus na over de zogeheten International Lineair Collider (ILC), die nog altijd geen groen licht heeft gekregen. In het nieuwe advies steunt Cern die versneller, maar als die er komt betekent dat mogelijk dat ze haar eigen plan met de FCC zal aanpassen. ‘Er is wel sprake van overlap tussen de higgsfabriekfase van de FCC en de ILC. Mogelijk gaan we dan meteen voor een versneller die protonen op elkaar schiet’, zegt Bentvelsen.