De grootste deeltjesversneller ter wereld krijgt een nieuwe kans de oerknal na te bootsen. De ondergrondse 27 kilometer lange, cirkelvormige Large Hadron Collider ligt op de grens van Zwitserland en Frankrijk. De LHC werd in september vorig jaar, acht dagen na zijn vuurdoop, na een ongeluk stilgelegd. Alle problemen zijn verholpen, zodat wetenschappers alsnog kunnen speuren naar het ontstaan van het universum.

In het Zwitserse CERN-complex zoeken wetenschappers van de Europese Organisatie voor Nucleair Onderzoek naar het ontstaan van het universum. Meer dan achtduizend wetenschapper uit 85 landen hebben aan de grootste en krachtigste deeltjesversneller ter wereld gewerkt. Het project kostte meer dan zes miljard euro. 

Om dit korte moment van vlak na de oerknal opnieuw te beleven, laten ze kleine deeltjes, zogenoemde protonen, tegen elkaar botsen. In de cirkelvormige buis van de Large Hadron Collider razen die bundels protonen in tegengestelde richting met vrijwel de snelheid van het licht in de rondte. Als ze tegen elkaar knallen, ontstaan deeltjes die in dat piepjonge heelal hebben bestaan.

Bekijk de CERN Rap die de werking van de deeltjesversneller uitlegt:

Acht dagen nadat de LHC in september vorig jaar opstartte, ontstond kortsluiting in een van die magneten. De reparaties en veiligheidscontroles hebben een jaar geduurd. Tot overmaat van ramp ontdekten de onderzoekers in mei dit jaar een lek waaruit helium ontsnapte. De werkzaamheden liepen nog eens extra vertraging op. “We zijn behoorlijk geschrokken”, zegt dr. Marcel Merk, hoogleraar deeltjesfysica aan de Vrije Universiteit van Amsterdam en betrokken bij een van de experimenten. “Alle onderdelen in de hele buis zijn gecontroleerd op mogelijke defecten. Dat heeft veel langer geduurd dan verwacht.”

Antimaterie
“In de deeltjesversneller doen we experimenten waarmee we de fundamentele aspecten van de natuurkrachten willen begrijpen”, zegt hij. Marcel Merk verheugt zich erop weer aan het werk te kunnen. Zijn onderzoek richt zich op het ontbreken van antimaterie in het heelal. In de natuurkunde heeft elk positief deeltje een negatieve tegenhanger. Als ze elkaar tegenkomen, heffen ze elkaar op.

Maar antimaterie bestaat niet, terwijl het er na de oerknal wel geweest moet zijn, legt Merk uit. “Op atoomniveau bestaat materie uit een positieve atoomkern en een negatief elektron dat daarom heen draait. Antimaterie zou dus moeten bestaan uit een negatieve atoomkern en een positief geladen elektron. We kunnen het in een laboratorium maken, maar in de natuur komt het niet voor. Waarom weten we niet.”

Goddelijk Deeltje
Misschien nog wel mysterieuzer is de vraag waar het ongrijpbare Higgs-deeltje uithangt. Dit elementaire deeltje zorgt ervoor dat alle andere deeltjes massa krijgen. Het zorgt voor orde in de chaos en kreeg daarom de bijnaam Goddelijk Deeltje. Nederland heeft een belangrijke technische en financiële bijdrage geleverd aan de Atlas Detector, die het Higgs-deeltje moet opsporen. Wetenschappers weten zeker dat het bestaat, maar hebben het nooit gevonden.

Risico
Nu de reparaties zijn voltooid, wordt de deeltjesversneller langzaam gekoeld tot –271 graden Celsius. Dat zal tot november duren. Daarna verwacht Merk geen nieuwe tegenslagen. Hoewel, het blijft natuurlijk een machine. “De LHC die er nu staat, is een hele andere dan die van een jaar geleden. We begrijpen nu veel beter hoe hij werkt. We kunnen niet uitsluiten dat hij nog een keer stuk gaat, maar het is wel onwaarschijnlijk.”

Beluister het interview van Rob van Dijk met dr. Marcel Merk over de deeltjesversneller (Duur: 5'15"):