Deeltjescarrousel op de rem

De magneten voor de krachtigste deeltjesversnel-ler op aarde geven problemen. Om tijd te winnen, moet het miljar-denproject in Genève het doen zonder proefronde.

Margriet van der Heijden

Dit jaar zullen er in de nieuwe deeltjesversneller op het Cern, het Europees instituut voor deeltjesonderzoek bij Genève, geen deeltjes rondrazen. Het proefdraaien, voorzien voor komende herfst, gaat niet door. De versneller, die de krachtigste op aarde moet worden, gaat pas in 2008 voor het eerst aan.

Dat is in grote lijnen wat de Cern Council, de raad van bestuur van het instituut, half juni bekend zal maken, zegt Jos Engelen, wetenschappelijk directeur van Cern. „Door het proefdraaien te schrappen winnen we tijd.” Tijd die verloren ging door problemen met magneten.

Zo’n twaalfduizend supergeleidende magneten zijn inmiddels geïnstalleerd in de ondergrondse tunnel waar de zogeheten LHC-versneller (Large Hadron Collider) staat. Ze moeten in 2008 de deeltjes in LHC tot bijna de lichtsnelheid en enorme energie opjagen, ze moeten deze deeltjes (protonen) op koers houden en ze moeten de deeltjesstroom focusseren – zorgen dat de deeltjesbundel zo intens en smal mogelijk is.

De magneten die aan dat focusseren bijdragen, geven nu problemen. De triplets, acht sets van steeds drie magneten, bleken tijdens een test eind maart niet bestand tegen krachten die soms kunnen optreden als ze alle drie samen staan aangeschakeld. Met een luide knal scheurde de verbindingspijp tussen twee van de drie magneten.

Pikant detail: de magneten werden gebouwd op Fermilab in de Verenigde Staten, waar ook de nu nog krachtigste versneller op aarde staat, de Tevatron. En met die versneller wordt nog tot 2009 jacht gemaakt op hetzelfde deeltje waar ook de LHC voor gebouwd is: het Higgsdeeltje, de ‘heilige graal’ van de deeltjesfysica. De kansen dat bij het Tevatron een glimp van de Higgs wordt opgevangen lijken bovendien groter te zijn geworden. Er zijn steeds meer aanwijzingen dat de Higgs relatief licht is – ofwel ook binnen het bereik van Tevatron valt.

Zou Fermilab proberen de ontdekking te kapen? „Zulke speculaties zijn je reinste onzin”, vindt Frank Linde, directeur van het Nederlands Instituut voor deeltjesonderzoek, het NIKHEF. „Zo zit de wereld niet in elkaar. De Amerikanen zijn altijd ultra-open geweest over hun ontwerp. Maar ondanks alle reviews van andere collega’s is het probleem toch aan ieders aandacht ontsnapt. Het is gewoon heel ongelukkig.”

Ook het rumoer dat ontstond over eventuele vertraging, vindt Linde „much ado about nothing”. Tegenslagen horen erbij in zo’n megalomaan groot project. „Ik herinner me nog de bijeenkomsten in 1991, toen de eerste plannen voor de LHC werden gemaakt. Toen hadden we het heel optimistisch over 2000. Wat zijn dan nu een paar maanden – als het al zo is? En je kunt die maanden zeker niet aan alleen Fermilab wijten: eentje staat met zijn neus vooraan, maar er zullen een heleboel anderen blij zijn met wat ademruimte.”

Die ademruimte ontstaat doordat er nu in de herfst doorgewerkt kan worden aan de twee grote experimenten, ATLAS en CMS, die straks de Higgs moeten gaan signaleren. Werken aan die grote opstellingen kan alleen als er geen deeltjes in de versneller draaien.

De reparatie van de magneten kost overigens maar een paar weken, legt directeur Engelen uit. Het is de logistiek daaromheen die tot het schrappen van het proefdraaien heeft geleid. De supergeleidende magneten functioneren bij slechts twee graden boven het absolute nulpunt, terwijl reparaties bij omgevingstemperatuur worden uitgevoerd. Delen van de versneller die al koud waren, moeten dus weer worden opgewarmd. Opnieuw koelen duurt zo lang dat er geen tijd meer is om vóór de Kerst – traditioneel een periode van rust op Cern – nog deeltjes rond te laten draaien.

Op langere termijn heeft dat geen grote gevolgen volgens Engelen. Het betekent vooral dat de versnellerexperts in de zomer van 2008 meteen moeten toewerken naar de volle energie van de deeltjesbundel en een bundel van hoge intensiteit. „En dan zit je met dezelfde onzekerheid die er altijd al was: de versneller is klaar en nu moet het bedieningsteam het overnemen. Hoe lang duurt het voordat zij die duizend knoppen om aan te draaien in de vingers hebben?”

„Maar het doel waarop iedereen ons mag afrekenen staat nog steeds. Dat we vanaf eind 2008 genoeg gegevens hebben verzameld om een eerste beeld te krijgen van de gebieden, de energieën, waar de Higgs zou kunnen opduiken.”