Nieuwe vallen voor antimaterie

Bij CERN wordt de laatste hand gelegd aan een nieuwe deeltjesvertrager die bestanddelen aanmaakt voor antimaterie. Zodat misschien eindelijk te zien is wat die anders maakt dan gewone materie....

Martijn van Calmthout

GERALD Gabrielse beleeft hoogtijdagen. De Amerikaanse natuurkundige van de Harvard-universiteit in Massachusetts publiceerde twee weken geleden in het vakblad Physical Review Letters een artikel over het massaverschil tussen het proton (waterstofkern) en zijn antideeltje, het in de natuur zeldzame antiproton.

Nog eens tienmaal nauwkeuriger dan in zijn eerdere experimenten staat nu vast: als het deeltje iets anders weegt dan het antideeltje, begint dat pas ergens tien cijfers achter de komma merkbaar te worden.

Sinds de jaren vijftig weten fysici dat antideeltjes bestaan, deeltjes die sterk lijken op gewone materiedeeltjes, maar met enkele eigenschappen precies tegengesteld. Ontmoet materie antimaterie dan vernietigen ze elkaar in een flits, een principe waarvan in science fiction veelvuldig gebruik wordt gemaakt.

Gabrielse baseert zijn nieuwe berekeningen op oude metingen met de LEAR-opslagring voor antiprotonen bij het Europese versnellercentrum CERN. Die ring werd in 1996 gesloten, omdat er geld nodig was voor de nieuwe LHC-superversneller van CERN. Slechts enkele weken ervoor hadden de onderzoekers voor het eerst hele atomen van anti-waterstof gemaakt, door antiprotonen te combineren met anti-elektronen.

De sluiting was een streep door de rekening van fysici als Gabrielse, die in de nauwkeurige vergelijking van de eigenschappen van deeltjes en hun antideeltjes de uitgelezen test zien voor zogeheten symmetrieschendingen. Verondersteld wordt dat er in de deeltjeswereld niets verandert bij omkering van bijvoorbeeld het ladingsteken (van plus naar min en omgekeerd) tegelijk met een omkering van de tijd. Min maal min blijft immers gewoon plus.

Omdat antideeltjes in theorie zijn op te vatten als deeltjes met exact tegengestelde lading die terugvliegen in de tijd, moet de massa van materie en antimaterie met oneindige precisie gelijk zijn. Omgekeerd zou een verschil van hun massa's het hele theoretische bouwwerk van de deeltjesfysica flink door elkaar schudden. Een afwijking in andere eigenschappen zou eenzelfdeschok teweeg brengen.

Vooralsnog is van symmetriebreking nog geen spoor te bekennen. Maar er zijn hardnekkige ideeën dat er wel afwijkingen gaan optreden als deeltjes elkaar zo dicht naderen dat hun onderlinge zwaartekracht net zo groot wordt als de andere fundamentele krachten.

Experimentator Gabrielse is sinds de sluiting van LEAR in 1996 de drijvende kracht geweest achter een nieuw project bij CERN in Genève, waar momenteel de laatste hand wordt gelegd aan een deeltjesvertrager, de antiproton decelerator (AD). Binnenkort moeten daarmee op routinebasis hele atomen antiwaterstof geproduceerd gaan worden voor nadere studie in twee experimenten, Atrap en Athena.

Waterstof is opgebouwd uit een proton en een daaromheen vliegend elektron. Antiwaterstof daarentegen is het samenstel van een antiproton en een anti-elektron (positron). Door die twee laatste onderdelen na productie sterk te vertragen en te mengen is er een geringe kans dat ze zich tot anti-atomen combineren.

Vooral in de manier waarop de geproduceerde anti-atomen licht opnemen en uitstralen, zegt de Nederlandse natuurkundige dr. Tom Hijmans, schuilen nieuwe mogelijkheden voor een nog veel nauwkeuriger jacht op schendingen van de symmetrie dan met massavergelijkingen. Hij werkt bij de Universiteit van Amsterdam aan de voorbereiding van de bouw van een extreem gekoelde magnetische val waarin elektrisch neutrale anti-atomen nagenoeg kunnen worden stilgezet voor zulke spectroscopische studies. Uiteindelijk moet hun apparaat in Genève komen te staan.

Antimaterie, haast Hijmans zich, zal er aan de proeven in Amsterdam niet te pas komen. De Amsterdammers combineren gewoon elektronen met protonen tot waterstofatomen voor het verder verfijnen van hun magnetische valkuil.

'Voor onze techniek van magnetische opsluiting maakt het niet uit of je gewone materie of antimaterie gebruikt. De relevante eigenschappen zijn wat dat betreft identiek.'

In Bagdad werd hij met twee andere hulpverleners ontvoerd. Twee mannen van de geheime politie drongen hun taxi binnen en dwongen de chauffeur de stad uit te rijden. De mannen waren dronken, de ene betastte de vrouwen achterin, de andere viel Koelewijn lastig. De bedoeling was, zo begreep hij achteraf van de taxichauffeur, dat de vrouwen verkracht zouden worden en dat daarna het hele gezelschap geëxecuteerd zou worden. Het liep goed af, vermoedelijk doordat de twee ontvoerders het oneens waren over de afloop. 'Ik heb er maanden last van gehad. Je beseft ineens hoe weinig je leven waard is.'

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2022 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden