De Large Hadron Collider zal dit jaar met een hogere energie deeltjes op elkaar laten botsen dan de afgelopen twee jaren.

Op 30 maart 2010 vond een echte LHC-mijlpaal plaats: toen knalden in de deeltjesversneller voor het eerst protonen op elkaar met een recordenergie van 3,5 tera-elektronvolt (TeV) per bundel. Nu, een kleine twee jaar later, is het eindelijk tijd om daar een schepje bovenop te doen, heeft het Europese deeltjeslab CERN gisteren bekendgemaakt. In 2012 gaan we naar 4 TeV per bundel, waardoor de protonen waar die bundels uit bestaan op elkaar botsen met een energie van in totaal 8 TeV.

Al te grote risico’s voor het functioneren van de LHC brengt deze hogere energie volgens Nikhef-directeur Frank Linde niet met zich mee. Sterker nog: “We begrijpen de machine inmiddels zoveel beter dan begin 2011, dat de risico’s bij een 8 TeV run nu lager worden geschat dan begin 2011 bij een 7 TeV run.”

De moeite waard

De zoektocht naar het befaamde higgsdeeltje zal door de boost gemakkelijker worden, legt Linde verder uit. Door de hogere energie vinden er meer botsingen plaats én wordt de kans groter dat er een higgsdeeltje wordt gecreëerd. “Dat geeft je samen een minstens 25 procent hogere higgsproductie dan tijdens de run van afgelopen jaar – áls het higgsdeeltje bestaat natuurlijk.”

Ook voor het onderzoek naar supersymmetrische deeltjes is de hogere energie een stap in de goede richting. De winst zit hem er daar in, dat zwaardere ‘superdeeltjes’ straks makkelijker zijn te vinden. (Bij deeltjesversnellers geldt: hoe zwaarder een deeltje, hoe moeilijker het is te maken.) Neem bijvoorbeeld een supersymmetrisch deeltje met een massa van 1,2 TeV, zegt natuurkundige Paul de Jong (Universiteit van Amsterdam en Nikhef). Zo’n deeltje ontstaat bij 8 TeV bijna twee keer zo vaak uit een botsing tussen twee gluonen (elementaire deeltjes afkomstig uit twee op elkaar botsende protonen) als bij 7 TeV. Helaas neemt de ruis ook toe als je de energie van de bundels opkrikt, voegt De Jong daaraan toe. “Maar het netto effect is dat je, bij eenzelfde hoeveelheid botsingen, gevoelig bent voor deeltjes met een 20 procent hogere massa. En dat is toch de moeite waard.”

Twintig maanden uit

De LHC zal met zijn hogere energie gaan draaien in maart, en dat blijven doen tot in november dit jaar. Daarna gaat de machine ongeveer twintig maanden uit. Die periode is nodig om hem voor te bereiden op de nog veel hogere energie waar hij eigenlijk voor is gebouwd: 7 TeV per bundel, wat leidt tot botsingen van 14 TeV. Maar het zal dus nog tot eind 2014 duren voor het zover is.

Bron en beeld: CERN