Toekomst zonder superbotser; Afstel Amerikaanse SSC betekent nieuwe situatie voor CERN

Het doek is gevallen voor de Superconducting Super Collider, de Amerikaanse deeltjesversneller in Texas. Het Amerikaanse Huis van Afgevaardigden besloot onlangs definitief af te zien van de bouw van het instrument. De SSC had een cirkelvormige versneller met een omtrek van 87 kilometer moeten worden, in een ondergrondse tunnel nabij Waxahachie, 50 kilometer ten zuiden van Dallas. Met dit instrument zou men protonen met grote snelheid op elkaar laten botsen, waardoor talloze nieuwe deeltjes ontstaan. Langs deze weg kan men afleiden hoe deeltjes zijn opgebouwd en hoe de krachten daartussen werken.

De beslissing om de SSC niet te bouwen kwam tien jaar nadat het project was voorgesteld en vier jaar nadat het werk er aan was begonnen. Op het moment dat besloten werd tot stopzetting, was er al 2 miljard dollar aan het project uitgegeven. Er was een laboratorium opgericht waar een deel van de 8000 supergeleidende magneten zou worden gemaakt en er was 16 kilometer tunnel klaar. Het Department of Energy (DOE) moet nu bekijken wat de beste manier is om het project te beëindigen. Dit zal nog eens een half miljard dollar kosten.

De positie van de versneller is altijd al onzeker geweest. Hoewel het project formeel werd goedgekeurd, stond de financiering ieder jaar weer ter discussie in het Huis van Afgevaardigden: een typisch Amerikaanse manier van het toekennen van onderzoeksgelden. En de bouwkosten bleken ieder jaar hoger te worden. In 1989 hing er een prijskaartje van 5,9 miljard dollar aan de versneller, maar in 1993 waren de geschatte kosten bijna verdubbeld.

Eertijds was bepaald dat minstens een derde van de kosten van niet-federale fondsen zou moeten komen. De staat Texas had een bedrag van een miljard dollar toegezegd. Het resterende, steeds groter wordende gat trachtte men te dichten door financiële steun te zoeken in het buitenland, in het bijzonder Japan en Europa. Dat had echter geen succes, vooral doordat de SSC was opgezet als een zuiver Amerikaans project.

Sommige Amerikaanse volksvertegenwoordigers vonden bovendien dat het project financieel slecht werd beheerd en dat de kosten van de versneller niet zouden opwegen tegen de wetenschappelijke baten. Begin dit jaar werd bovendien gemopperd dat er te veel geld aan kantoor- en privézaken werd uitgegeven. Vorig jaar stemde het Huis van Afgevaardigden al voor stopzetting van het project, maar de Senaat wist de eindbeslissing nog een jaar lang uit te stellen.

Large Hadron Collider

De enige tegenhanger van vergelijkbaar formaat is de Large Hadron Collider (LHC) van het Europese laboratorium voor deeltjesfysica (CERN) in Genève. Dit is een eveneens cirkelvormige versneller, maar met een kleinere omtrek: 27 km. Hij zou moeten worden gebouwd in de tunnel van de nu ruim vier jaar werkende Large Electron Positron Collider (LEP). Deze versneller zou ongeveer 2,4 miljard gulden kosten en in het jaar 2001 gereed moeten zijn. Twintig procent van de bouwkosten zou moeten komen van niet-lidstaten: ook wat de financiering betreft waren de SSC en de LHC dus concurrenten.

Bill Michell, voorzitter van de Raad van CERN, meent dat de stopzetting van het SSC-project de noodzaak van een nieuwe Europese versneller zeker versterkt. Deze zou dan immers de enige van dit formaat ter wereld zijn. Toch staat men nu op het CERN niet te juichen. Het management zegt in een persbericht 'geschokt en bedroefd' te zijn door de genomen beslissing, omdat 'stopzetting van de SSC de groei van onze kennis op het gebied van de hoge-energiefysica ongetwijfeld in ongunstige zin zal beïnvloeden'.

Er waren ongeveer 1500 Amerikaanse fysici betrokken bij de voorbereidingen voor het SSC-project. Die hebben nu opeens geen werk meer en kijken natuurlijk behalve naar alternatieven in eigen land met een meer dan normale belangstelling ook naar de Europese plannen. Volgens Walter Hoogland, een van de drie onderzoeksdirecteuren van CERN, mag men op grond van de vele telefoontjes en e-mails die op het CERN binnenkomen afleiden dat een redelijk aantal Amnerikaanse fysici in de LHC is geïnteresseerd.

Hoogland is verantwoordelijk voor het experimentele programma van het LHC-project. 'Het programma van de LHC dekt in grote mate dat van de SSC, dus de doelstellingen die fysici met de SSC hadden kunnen heel goed worden gerealiseerd in het kader van het LHC-experiment'. De interesse van de Amerikanen blijkt vooral uit te gaan naar de twee grote proton-proton-detectoren, ATLAS en CMS, waarmee de resultaten van de deeltjesbotsingen zullen worden bestudeerd.

Met de LHC zal een botsingsenergie van 16 tera-elektronvolt (tera = duizend miljard) kunnen worden bereikt. Hoewel deze energie nog niet de helft is van die van de SSC (40 TeV), zou het tekort gecompenseerd worden door een hogere energiedichtheid, dus een groter aantal botsingen. Bovendien kunnen met de LHC niet alleen botsingen tussen protonen worden bestudeerd, maar ook tussen protonen en elektronen (geleverd door de huidige LEP) en tussen ionen.

In december 1991 oordeelde de Raad van CERN unaniem over de voorgestelde LHC 'als de juiste machine voor de ontwikkeling van de hoge-energiefysica en voor de toekomst van CERN'. Maar het project is nog niet door de lidstaten goedgekeurd. In december zal het management van CERN in een aantal documenten een antwoord geven op vragen die twee jaar geleden door de CERN-raad werden gesteld over onder andere technische haalbaarheid en wijze van financiering. In de loop van 1994 zou het LHC-project dan kunnen worden goedgekeurd.

Moeilijk en langdurig

Nu het SSC-project is afgeketst, bestaat echter de mogelijkheid dat sommige landen gaan eisen dat men eerst maar eens moet gaan kijken of er van de kant van de Verenigde Staten financiële steun te krijgen is. Hoogland: 'Als die voorwaarde wordt gesteld voordat de goedkeuring wordt gegeven, zal dat heel duidelijk een vertragend effect hebben en dat is uitermate onwenselijk. De ervaring heeft geleerd dat onderhandelingen met de Verenigde Staten, zeker als het gaat om financiële zaken, moeilijk en langdurig zijn'.

Hoogland hoopt dus dat de stopzetting van de SSC geen invloed zal hebben op de goedkeuringsprocedure van de LHC, maar dat na goedkeuring door de CERN-Raad nog sterker zal worden benadrukt dat de financiering van het project moet worden vergemakkelijkt door bijdragen van de kant van andere landen, zoals de Verenigde Staten, Japan en Canada. In het komende jaar zal er een 'intensief diplomatiek offensief' in de richting van deze landen worden gevoerd.

Japan is wat dit betreft altijd een speciaal geval geweest. 'Tot nu toe heeft Japan altijd geprobeerd toezeggingen voor de LHC achterwege te laten, door te verwijzen naar het feit dat eerst een beslissing moest worden genomen over de SSC. Nu dat struikelblok is verdwenen, zouden de Japanners dus zonder zich te compromitteren ja kunnen zeggen tegen de LHC', meent Hoogland optimistisch. Op dit moment heeft men echter nog geen reacties uit het oosten ontvangen.

Een ander probleem is dat de CERN-Raad heeft benadrukt dat structurele deelname aan experimenten met de nieuwe versneller van de kant van niet-lidstaten voortaan gepaard moet gaan met een soort contributie. Zo'n 'toegangsprijs' was tot nu toe niet gebruikelijk: Amerikaanse deeltjesfysici konden vrijelijk gebruik maken van CERN-faciliteiten. Voor hen is CERN op dit gebied het op één na (het Fermilab) belangrijkste onderzoekslaboratorium ter wereld.

Hoogland: 'Die situatie zal echter structureel anders worden. Een aanzienlijke toestroom van Amerikaanse fysici zal alleen geaccepteerd kunnen worden wanneer Amerikaanse financiers, en dat zal dan vooral het Department of Energy (DOE) zijn, bijdragen aan de bouw en exploitatie van de instrumenten'. Hetzelfde geldt voor landen als Japan en Canada.

Mondiale organisatie

Sidney Drell, van het Stanford Linear Accelerator Center in het noorden van Californië, merkte na het afblazen van de Amerikaanse superversneller op dat hij graag zou zien dat het CERN het centrum van echt internationaal onderzoek wordt, dus een mondiale organisatie wordt.

Hoogland: 'Dit is iets waarover we ook al voordat de SSC ter ziele ging hebben gesproken. Sommige juristen die de CERN-conventie met een loep bekijken zeggen dat het een Europese organisatie is, waarvan alleen Europse staten lid kunnen worden. Andere juristen zeggen dat dit niet het geval is en dat je het lidmaatschap wat ruimer kunt bekijken'.

Maar als ieder land dat goed is bevonden tot CERN kan toetreden, zal dat weer andere consequenties hebben. Hoogland: 'Stel je voor dat grote landen als de VS of Japan lid zouden worden van CERN. In dat geval zou hun rol binnen de organisatie financieel en ook in andere opzichten vergelijkbaar worden met die van Duitsland. Dat zou duidelijk een heel dramatische verandering in de structuur van CERN veroorzaken. Voordat alle consequenties hiervan zijn overzien en door alle lidstaten kunnen worden geaccepteerd, zal er nog heel wat water door de Rijn moeten stromen'.

    • George Beekman