23 april 2021

Hoe gaat de opvolger van de Large Hadron Collider er uit zien?

Hoe gaat de opvolger van de LHC er uit zien? Credit: CERN

De grootste deeltjesversneller ter wereld – de 27 km grote Large Hadron Collider (LHC) van het Europese onderzoeksinstituut CERN bij Genéve – is nu vier jaar actief, sinds de start op 10 september 2008. Ondanks een lange onderbreking door een groot heliumlek, dat op 18 september 2008 optrad, wist de LHC te doen waarvoor ‘ie voor de lieve som van zes miljard euro gebouwd was: het Higgs boson ontdekken. De protonenbotsingen zijn sindsdien gewoon doorgegaan in de LHC, vooral omdat nieuwe gegevens moeten duidelijk maken wat de exacte eigenschappen van het ontdekte deeltje zijn – is het een gewoon ‘Standaard Model Higgs boson’ of een exotische variant ervan? Maar intussen is men al verder aan het kijken en wordt nagedacht over de vraag hoe een opvolger van de LHC er uit zou moeten zien én of ‘ie ook enigszins betaalbaar is. Daarom liggen er op de tekentafels van de bouwers al drie opvolgers van de LHC, waarvan ik de eerste twee in een eerdere blog presenteerde:

  • de International Linear Collider (ILC): is de LHC een 27 km grote cirkel, de ILC daarentegen is een versneller die één rechte lange lijn is – 31 km lang. Er wordt geen gebruik gemaakt van de protonen, de grootste stabiele deeltjes, maar van de veel lichtere electronen en muonen. Protonen produceren bij hun botsingen een grote hoeveelheid deeltjes, waar veel oninteressante deeltjes (ruis) bij zitten en waarvan de computers maar moeten ontdekken wat bruikbaar is en wat niet. De ILC produceert met z’n lichtere deeltjes veel schonere botsingen, zo’n 14.000 per seconde, die minder ruis opleveren. De botsingsenergie ligt rond 500 GeV  – minder dan bij de LHC, maar veel effectiever. Later moet de botsingsenergie worden opgekrikt naar 1 TeV.
  • de compact linear collider (CLIC), die vergelijkbaar is met de ILC, maar wiens botsingsenergie hoger ligt: zo’n 3 TeV. De bedoeling van CLIC is dat met een bundel electronen met hoge intensiteit, maar lager energie een tweede bundel van electronen wordt opgestuwd tot grote energie, resulterend in zeer schone botsingen.
  • een recent voorstel is die van de LEP3, de derde versie van de Large Electron-Positron Collider. Het idee is simpel: de LHC is gebouwd in dezelfde tunnel als waar de LEP2 tussen 1989 en 2000 gebruik van maakte. Waarom een compleet nieuwe deeltjesversneller bouwen als je gebruik kunt maken van bestaande infrastructuur? LEP2 kwam tot botsingsenergieën van 209 GeV, in LEP3 moeten bundels electronen en hun antideeltjes positronen  ieder een energie van 120 GeV hebben, leidend tot een botsingsenergie van 240 GeV, genoeg om Higgs bosonen te produceren, die 126 GeV zwaar zijn. Voordeel is ook dat de bestaande CMS en ATLAS detectoren hun werk kunnen blijven doen, niet met protonenbotsingen, maar met electron-positronbotsingen.

Er wordt op vele plekken en op vele momenten gediscussieerd over de voorstellen, zoals onlangs nog in Arlington in Texas, dus we moeten maar even afwachten waar er uit komt rollen. Uiteindelijk moeten de knopen worden doorgehakt door de regeringen van de deelnemende landen, die voor de centen moeten opdraaien. Bron: Not even wrong.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.