Leer meer over betrokkenheid bij CERN
Een vogelperspectief van de LHC
(Credit: CERN)
De Large Hadron Collider (LHC) is verreweg de krachtigste deeltjesversneller die tot nu toe is gebouwd. Na een upgrade werkt de LHC nu met een energie die 7 keer hoger is dan die van welke eerdere machine dan ook! De LHC is gevestigd in het Europese deeltjesfysicalaboratorium CERN, nabij Genève in Zwitserland. CERN is ’s werelds grootste laboratorium en is gewijd aan het nastreven van fundamentele wetenschap.
De LHC stelt wetenschappers in staat de omstandigheden na te bootsen die binnen een miljardste van een seconde na de Big Bang bestonden door bundels van hoogenergetische protonen of ionen met kolossale snelheden, dicht bij de lichtsnelheid, tegen elkaar te laten botsen. Dit was het moment, ongeveer 13,7 miljard jaar geleden, waarop het heelal vermoedelijk is begonnen met een explosie van energie en materie. Tijdens deze eerste momenten ontstonden alle deeltjes en krachten die ons heelal vormgeven, en bepaalden wat we nu zien.
Evolutie van het heelal na de oerknal
(Credit: CERN)
De LHC is precies wat zijn naam doet vermoeden – een grote collider van hadronen (elk deeltje dat uit quarks bestaat). Strikt genomen verwijst de LHC naar de collider; een machine die het predikaat “groot” verdient, niet alleen weegt hij meer dan 38.000 ton, maar hij loopt ook 27 km (16,5 mijl) in een cirkelvormige tunnel 100 meter onder de grond. Deeltjes worden in twee bundels rond de LHC voortgestuwd tot snelheden van 11.000 circuits per seconde, geleid door enorme supergeleidende magneten! Deze twee bundels kruisen elkaar en sommige deeltjes botsen frontaal op elkaar.
De collider is echter slechts een van de drie essentiële onderdelen van het LHC-project. De andere twee zijn:
Onderhoud aan de LHC-bundellijn
(Credit: CERN)
- De detectoren
Elke van de vier hoofddetectoren zit in enorme kamers rond de LHC-ring om de uitkomsten van de botsende deeltjes te detecteren. ATLAS, ALICE, CMS en LHCb. - Worldwide LHC Computing Grid (WLCG)
Een wereldwijd netwerk van computers en software dat van essentieel belang is voor de verwerking van de massa’s gegevens die door alle detectoren van de LHC worden geregistreerd.
De LHC heeft een werkelijk mondiale reikwijdte omdat het LHC-project wordt ondersteund door een enorme internationale gemeenschap van wetenschappers en ingenieurs. Zij werken in multinationale teams over de hele wereld, bouwen en testen apparatuur en software, nemen deel aan experimenten en analyseren gegevens. Het VK speelt een belangrijke rol in het project en heeft wetenschappers en ingenieurs in dienst die aan alle belangrijke experimenten werken.
In het VK zijn ingenieurs en wetenschappers op 20 onderzoekslocaties betrokken bij het ontwerpen en bouwen van apparatuur en het analyseren van gegevens. Britse onderzoekers zijn betrokken bij alle vier de hoofddetectoren en de computer GRID. Brits personeel bij CERN speelt een hoofdrol bij het beheer en de exploitatie van de collider en de detectoren.
LHC Computing Grid Globe in het computercentrum
(Credit: CERN)
De totale kosten van de bouw van de LHC bedroegen ongeveer £3.74 miljard pond, bestaande uit drie grote onderdelen1:
- De versneller (3 miljard pond)
- De experimenten (728 miljoen pond)
- De computers (17 miljoen pond)
De totale kosten werden hoofdzakelijk gedragen door de 20 lidstaten van de CERN, met aanzienlijke bijdragen van de zes waarnemende landen.
Bij het LHC-project waren 111 landen betrokken bij het ontwerpen, bouwen en testen van apparatuur en software, en nu nemen zij deel aan experimenten en analyseren zij gegevens. De mate van betrokkenheid varieert per land, waarbij sommige landen meer financiële en personele middelen kunnen inbrengen dan andere.
1 CERN, Ask an Expert
Veel universiteiten in het VK dragen bij aan CERN door middel van onderzoek en ondersteunen de wetenschap op de een of andere manier. Maar er zijn met name 20 universiteiten met Britse LHC-centra:
- Brunel University (HEP-groep)
- Imperial College – University of London (HEP-groep)
- Lancaster University (HEP-groep)
- Oxford University (PP-groep)
- Queen Mary – University of London (PP-groep)
- Queen Mary – University of London (PP-groep)
- Royal Holloway – University of London (PP-groep)
- STFC Rutherford Appleton Laboratory (PPD-groep)
- University College London (HEP-groep)
- Universiteit van Londen (HEP-groep)
- Universiteit van Birmingham (EPP-groep)
- Universiteit van Bristol (PP-groep)
- Universiteit van Cambridge (HEP-groep)
- Universiteit van Durham (IPPP, CPT)
- Universiteit van Edinburgh (PPE-groep, PPT-groep)
- Universiteit van Glasgow (PPE-groep, PPT-groep)
- Universiteit van Liverpool (PP-groep)
- Universiteit van Manchester (PP-groep)
- Universiteit van Sheffield (PP-groep)
- Universiteit van Sussex (EPP-groep, TPP-groep)
- Universiteit van Swansea (TPP-groep)
- Universiteit van Warwick (EPP-groep)
. University of London (PP-groep)
. Group)
De LHC is gebouwd in een tunnel die oorspronkelijk was gebouwd voor een eerdere collider, LEP (Large Electron Positron collider). Dit was de meest economische oplossing om zowel LEP als de LHC te bouwen. Het was goedkoper een ondergrondse tunnel te bouwen dan bovengronds land aan te kopen. Door de machine ondergronds te brengen, worden ook de milieu-effecten van de LHC en de daarmee samenhangende activiteiten sterk verminderd.
De rots rondom de LHC vormt een natuurlijk schild dat de hoeveelheid natuurlijke straling die de LHC bereikt, vermindert, waardoor er minder interferentie is met de detectoren. Omgekeerd wordt de straling die geproduceerd wordt als de LHC draait veilig afgeschermd naar de omgeving door 50 – 100 meter rots.
Kan de LHC een nieuw heelal maken?
Mensen hebben het soms over de LHC die de oerknal nabootst, maar dat is misleidend. Wat ze eigenlijk bedoelen is:
- het herscheppen van de omstandigheden en energieën die kort na het begin van de Big Bang bestonden, niet het moment waarop de Big Bang begon
- het herscheppen van omstandigheden op een minuscule schaal, niet op dezelfde schaal als de oorspronkelijke Big Bang
- het creëren van energieën die voortdurend op natuurlijke wijze worden geproduceerd (door hoogenergetische kosmische stralen die de dampkring van de aarde raken), maar naar believen en binnen geavanceerde detectoren die bijhouden wat er gebeurt
Geen Big Bang – dus geen mogelijkheid om een nieuw heelal te creëren.
CERN is nooit betrokken geweest bij onderzoek naar kernenergie of kernwapens, maar heeft veel gedaan om ons begrip van de fundamentele structuur van het atoom te vergroten.
De titel CERN is eigenlijk een historisch overblijfsel, afkomstig van de naam van de raad die werd opgericht om een Europese organisatie voor natuurkundig onderzoek van wereldklasse op te richten. CERN staat voor “Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire” (of Europese Raad voor Nucleair Onderzoek). Ten tijde van de oprichting van de CERN (1952 – 1954) was het natuurkundig onderzoek gericht op de verkenning van het inwendige van het atoom, wat het woord “nucleair” in de titel verklaart. De Raad werd opgeheven toen de nieuwe organisatie (de Europese Organisatie voor Kernonderzoek) werd opgericht, maar de naam CERN bleef behouden.
Dit is hoogst onwaarschijnlijk, en wel om twee belangrijke redenen:
Ten eerste hebben CERN en de wetenschappers en ingenieurs die er werken en hun onderzoek geen belangstelling voor wapenonderzoek. Zij proberen te begrijpen hoe de wereld werkt, en zeker niet hoe die vernietigd kan worden.
Ten tweede, de hoogenergetische deeltjesbundels die bij de LHC worden geproduceerd, vereisen een enorme machine die 120MW stroom verbruikt en 91 ton supergekoeld vloeibaar helium bevat. De stralen zelf hebben veel energie (het equivalent van een hele Eurostar-trein die op topsnelheid rijdt), maar zij kunnen alleen in een vacuüm worden gehandhaafd. Als de bundel in de atmosfeer terecht zou komen, zou er onmiddellijk een wisselwerking zijn met atomen in de lucht en zou al hun energie in een extreem korte afstand verloren gaan.
De LHC produceert weliswaar zeer hoge energieën, maar deze energieniveaus blijven beperkt tot minuscule volumes binnen de detectoren. Elke seconde worden door botsingen veel deeltjes met hoge energie geproduceerd, maar de detectoren zijn ontworpen om alle deeltjes (behalve neutrino’s) op te sporen en tegen te houden, omdat het opvangen van alle energie van botsingen essentieel is om vast te stellen welke deeltjes zijn geproduceerd. Het overgrote deel van de energie van de botsingen wordt door de detectoren geabsorbeerd, hetgeen betekent dat zeer weinig van de energie van de botsingen kan ontsnappen.
Botsingen met energieën die veel hoger zijn dan die in het experiment, komen in het heelal vrij veel voor! Zelfs zonnestraling die onze atmosfeer bombardeert kan dezelfde resultaten opleveren; de experimenten doen dit op een meer gecontroleerde manier voor wetenschappelijke studie. Het grootste gevaar van deze energieniveaus is voor de LHC-machine zelf. De deeltjesbundel heeft de energie van een Eurostar-trein die op volle snelheid rijdt en als er iets gebeurt waardoor de deeltjesbundel wordt gedestabiliseerd, bestaat er een reëel gevaar dat al die energie wordt afgebogen op de wand van de bundelpijp en de magneten van de LHC, waardoor veel schade wordt aangericht.
De LHC heeft verschillende automatische veiligheidssystemen die alle kritieke onderdelen van de LHC controleren. Mocht er iets onverwachts gebeuren (stroom- of magneetstoring bijvoorbeeld) dan wordt de straal automatisch ‘gedumpt’ door deze in een blinde tunnel te spuiten waar de energie veilig wordt afgevoerd. Dit gebeurt allemaal in milliseconden, wat betekent dat de deeltjes iets minder dan drie circuits hebben doorlopen voordat de dump voltooid is.
Contacten
Charlotte Jamieson
UK CERN Liaison and Accelerator Programme Manager
Tel: +44 (0)1793 442 027
Anthony Davenport
Programme Support Manager
Tel: +44 (0)1793 442 004
Bezoek de CERN website
Voor vragen aan de media kunt u bellen met: +44 (0)1235 445 627