“De LHC bevat twee cirkelvormige banen waarin deeltjes zich in tegenovergestelde richting bewegen met een snelheid van 0,99999 maal de lichtsnelheid”, schrijft Tom Van Hauwaert.

“Op de snijpunten van deze twee banen botsen deze deeltjes met elkaar. Met welke snelheid doen ze dat? Je zou denken dat beide deeltjesstromen elkaar naderen met een gecombineerde snelheid van bijna twee maal de lichtsnelheid… wat niet mogelijk is. Met welke snelheid dan wel?”

Het probleem zit hem erin dat de formule om snelheden bij elkaar optellen ingewikkelder is dan je zou denken. Dat komt door de speciale relativiteitstheorie, in 1905 opgesteld door Albert Einstein. Uit deze theorie volgt dat je de twee snelheden niet alleen bij elkaar moet optellen, maar ze daarna nog moet delen door – hou je vast – één plus het product van beide snelheden gedeeld door het kwadraat van de lichtsnelheid.

Bij lage snelheden maakt die extra rekenstap weinig verschil voor de uitkomst van het sommetje. Zo lang je het over fietsen en auto’s hebt, hoef je er dus niets van aan te trekken; 30 km/u plus 30 km/u is (op een haar na) 60 km/u. Maar als je dicht bij de lichtsnelheid komt, zoals het geval is bij de deeltjes in de LHC, zorgt Einsteins ingewikkelde optelformule ervoor dat de som van twee snelheden nooit boven de lichtsnelheid komt te liggen. Twee keer 0,99999 maal de lichtsnelheid is bijvoorbeeld niet 1,99998 maal de lichtsnelheid, maar 0,99999999995 maal de lichtsnelheid.

Ook een grote vraag? Mail hem naar [email protected]!

Beeld: CERN