Tweet

Met deeltjesversneller kijkje in de keuken van de kosmos /4 reacties

Bonte verzameling

Het moge duidelijk zijn: de tijd dat je voor baanbrekende natuurkunde aan twee kanonskogels en een scheve toren genoeg had, is voorbij.
Sinds Niels Bohr zijn atoommodel optekende, blijken de bouwstenen van de natuur uit steeds weer kleinere delen te bestaan. Sommige daarvan komen alleen voor onder extreme omstandigheden op hoge energieniveaus. Om die deeltjes en hun interacties te kunnen bestuderen, moeten ze dus worden opgezweept in versnellers.

Steeds krachtigere versnellers hebben sinds de jaren ‘60 een bonte verzameling van subatomaire deeltjes aangetoond. Uiteindelijk slaagde de elementaire deeltjes-fysica erin die deeltjes en de krachten waarmee ze interacteren netjes onder te brengen in een sluitend theoretisch raamwerk. Hoewel dit zogenaamde standaardmodel buitengewoon succesvol is gebleken en het bestaan van talloze deeltjes heeft voorspeld en verklaard, is het niet compleet. Recente ontdekkingen maken duidelijk dat het universum nog een hoop verborgen houdt. Er moeten nog fundamentelere manieren bestaan om natuurprocessen te beschrijven.

Donkere materie

Als het standaardmodel klopt, kan het Higgs-boson zich in de LHC niet langer verstoppen

De meest spectaculaire belofte van de LHC is ongetwijfeld de waarneming van het Higgs-boson. Dat geeft volgens het standaardmodel alle materie zijn massa, maar het is nog nooit waargenomen. Als het standaardmodel klopt, kan het Higgs-boson zich in de LHC niet langer verstoppen.

Ook de zwaartekracht zelf blijft bijna 300 jaar na Newton in het standaardmodel nog altijd een veemde eend in de bijt. Supersymmetrie zou de zwaartekracht kunnen verklaren, maar die vereist het bestaan van zware tegenhangers van de nu bekende deeltjes. Sommige daarvan zouden door de LHC aan het licht moeten worden gebracht.
Mogelijk komen natuurkundigen in de datalawine uit de detectors ook deeltjes op het spoor die verantwoordelijk zijn voor de zogenaamde donkere materie en donkere energie. Die maken het grootste deel van de massa in het heelal uit, maar hun eigenschappen zijn tot op heden volstrekt onduidelijk.

Anti-materie

En dan is er nog het raadsel van de anti-materie: deeltjes met tegengestelde eigenschappen van de materie zoals wij die kennen. In het heelal lijkt een overweldigend overschot te zijn aan materie, terwijl de oerknal materie en anti-materie in gelijke hoeveelheden moet hebben geschapen. Verwacht wordt dat de experimenten met de LHC enkele veelbelovende theorieën zullen bevestigen, die deze ongerijmdheden kunnen verklaren.

Maar de versneller zal pas na ongeveer een jaar op volle kracht gedraaid te hebben, voldoende gegevens hebben opgeleverd om bindende conclusies te kunnen trekken. Om nog verder door te dringen in de vezels van het universum ligt de volgende - en nog krachtigere - versneller al op de tekentafel. De International Linear Collider wordt tussen 2015 en 2020 door het Cern in gebruik genomen.