4 oktober 2022

Komt er een opvolger van de Large Hadron Collider en zo ja, welke wordt het dan?

Credit: CERN

Over de opvolger van de grootste deeltjesversneller ter wereld, de 27 km grote Large Hadron Collider (LHC) van CERN op de grens van Frankrijk en Zwitserland bij Genève, wordt wereldwijd druk nagedacht én verhit gedebatteerd. De LHC zelf is weliswaar niet afgeschreven, nee sterker nog, na het beëindigen van Run 2 eind vorig jaar begon de Long Shutdown 2 (LS2), die tot doel heeft om de energie van de protonenbundels van de LHC te verhogen van 6,5 Tera-eV (TeV) nu naar 7 TeV in 2021. Maar toch liggen er diverse scenario’s op tafel hoe het verder moet als deze LHC, waarmee in 2012 het Higgs boson werd ontdekt – het laatste bouwsteen van het Standaard Model – aan het einde is gekomen van z’n technische levensduur. Hier een overzicht van die scenario’s:

  • Het meest besproken scenario van de afgelopen weken is het voorstel voor een nieuwe 100 km lange deeltjesversneller, de Future Circular Collider (FCC, zie de afbeelding hierboven, waarin ook de LHC te zien is). Die FCC zou in twee fasen gebouwd worden, eerst als ‘Lepton Collider’, waarbij elektronen en positronen met een energie van 90 tot maximaal 365 GeV tegen elkaar knallen. Dat wordt de FCC-ee genoemd en die zou ergens rond 2040 van start kunnen gaan. Daarna wordt ‘ie omgebouwd tot een ‘Hadron Collider’, waarbij protonen tot maximaal 100 TeV tegen elkaar botsen. Dat wordt de FCC-hh, die net als de FCC-ee van die 100 km lange ring gebruik maakt. Kosten: € 5 miljard voor de te bouwen ring, € 4 miljard voor de machines van de FCC-ee. Voor de FCC-hh zou nog eens € 15 miljard op tafel moeten komen – ding dong.
  • Dan is er het plan om gebruik te blijven maken van de LHC. Die wordt nu opgewaardeerd tot de High Luminosity LHC (HL-LHC), waarbij een botsingsenergie van 14 TeV wordt bereikt, maar er liggen ook plannen op de tekentafels voor een High Energy LHC (HE-LHC), die tot 27 TeV zou kunnen komen. Kosten van die laatste variant: pakweg € 6 miljard.
  • Tenslotte is er nog het voorstel voor een ‘Compact Linear Collider’ (CLIC), een 11 km lange rechte buis waar elektronen en positronen doorheen schieten en dan botsen, een maximale botsingsenergie bereikend van 380 GeV.

Een impressie van de CLIC. Credit: CLIC Collaboration

Buiten Europa zijn ze ook druk aan het nadenken over toekomstige deeltjesversnellers, zoals in China waar ze maar liefst twee enorme deeltjesversnellers willen realiseren, de CEPC (100 km en 240 GeV) en de SPPC (100 km en 75 TeV). Ook in Japan wordt gedacht aan een grote deeltjesversneller, de International Linear Collider (ILC), waarbij elektronen en positronen tegen elkaar botsen, aanvankelijk met een energie van 500 GeV, later tot 1000 GeV (1 TeV). In Japan is een discussie gaande over de enorme kosten die gemoeid zijn met de bouw van die ILC. In Europa is vooral een discussie gaande of die opvolger eigenlijk wel nodig is, want is er wel een kans dat die (dure) opvolger nieuwe deeltjes gaat ontdekken, zoals de hypothetische supersymmetrische deeltjes, die mogelijk de donkere materie kunnen verklaren. Afgelopen week is daarover tussen natuurkundigen-bloggers flink gedebatteerd, zoals door Sabine Hossenfelder, die er weinig in gelooft, Tomasso Dorigo, die vindt dat we een opvolger had nodig hebben, en Peter Woit, die daar een beetje tussenin zit. In mei is er een groot symposium in het Spaanse Grenada, waar alle opties besproken worden door natuurkundigen. Wellicht dat we dan te horen krijgen of en welke opvolger van de LHC we gaan krijgen. Het besluit daarover zou dan mei 2020 moeten worden genomen door de top van CERN. Wordt vervolgd! Bron: Francis Naukas

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: