EXCLUSIEF  De Large Hadron Collider – de krachtigste deeltjesversneller ter wereld – kent vrienden en vijanden. Sommigen vinden het project te duur of zien het nut niet voor de gewone mens. Scientias.nl ging in gesprek met professor Pierre van Mechelen van de universiteit van Antwerpen over één van de grootste wetenschappelijke projecten ooit.

Van Mechelen is lid van het internationaal samenwerkingsverband van wetenschappers dat de CMS-detector bouwden. De detector wordt gebruikt om deeltjesbotsingen bij de LHC te detecteren en te analyseren. Van Mechelen is regelmatig bij CERN in Genève (Frankrijk) en volgt het project op de voet.


“Indien de LHC geen Higgs-deeltje vindt, dan bestaat er simpelweg geen standaardmodel-Higgs-deeltje.”

De Large Hadron Collider gaat op zoek naar het zogenaamde Higgs-deeltje. Het Higgs-deeltje zit in de standaardmodel van de deeltjesfysica – een theorie waarin de krachten en deeltjes die alle materie vormen beschreven worden – maar is nog nooit direct waargenomen. “Via onrechtstreekse metingen weten we ook dat de massa van het deeltje binnen het bereik van de LHC ligt”, vertelt Van Mechelen aan Scientias.nl. “Er is met andere woorden geen krachtigere versneller nodig; indien de LHC geen Higgs-deeltje vindt, dan bestaat er simpelweg geen standaardmodel-Higgs-deeltje.”

Betekent dit dat het Large Hadron Collider-project mislukt als er geen Higgs-deeltje wordt gevonden? Van Mechelen vindt van niet. “Eigenlijk zou dat zelfs nog interessanter kunnen zijn. Het Higgsmechanisme geeft een verklaring waarom sommige deeltjes massa hebben. Zonder dit mechanisme schiet het standaardmodel zeer ernstig tekort en moeten we op zoek naar nieuwe verklaringen voor het bestaan van massa.” Kortom, de hele wetenschap wordt drastisch omgegooid als het Higgs-deeltje niet wordt gevonden. Een nieuwe revolutie sinds Einsteins relativiteitstheorie.

“Toch is het vinden van het Higgs-deeltje het topje van het ijsberg”, vindt Van Mechelen. “Het Higgsmechanisme werd al in de jaren ’60 van de vorige eeuw voorgesteld en de meeste fysici geloven eigenlijk wel dat het op een of andere manier klopt. Het vinden van het Higgs-boson is dus nog het minst opwindende van wat de LHC kan verwezenlijken.”

Eén van de andere vragen die de Large Hadron Collider hoopt te beantwoorden is waarom meer materie dan antimaterie in het heelal is. “Met deeltjesversnellers maken we ongeveer evenveel materie als antimaterie aan en in principe moet dat ook zo gegaan zijn bij het ontstaan van het heelal”, vertelt professor Van Mechelen. “Toch blijkt er nu veel meer materie te zijn dan antimaterie. We kennen een mechanisme om die asymmetrie te verklaren, maar dat levert ons slechts voldoende materie om één sterrenstelsel te maken. Het heelal bestaat uit miljarden sterrenstelsels. De theorie zit er dus flink naast.”

Ook andere fundamentele vragen hoopt de Large Hadron Collider te bantwoorden. Bijvoorbeeld: waarom de uitdijing van het heelal niet vertraagt, maar versnelt. “De drijvende kracht achter die versnelling noemen we ‘donkere energie’, maar eigenlijk is dat gewoon een naam om iets te benoemen dat we niet begrijpen. Of toch wel? In de deeltjesfysica bestaat er een mechanisme om donkere energie te verklaren – alleen levert die een voorspelling op die fouten bevat.” Of hoe komt het dat de gravitatiekracht zo zwak is? Van Mechelen: “Een mogelijke oplossing zou zijn dat gravitatie in meer dan de ons bekende drie ruimtelijke dimensies werkt. De zoektocht naar extra dimensies is ook iets wat we met de LHC zullen doen.”


“Het is alsof de natuur ons gewoon uitlacht. De puzzelstukken liggen voor ons, maar we geraken er maar niet wijs uit.”

Maar er zijn meer vragen. Waarom gedragen sterren in sterrenstelsels en groepen van sterrenstelsels zich niet volgens de gravitatiewet van Newton of Einstein? Wetenschappers denken dat donkere materie ermee te maken heeft. Zou de LHC deze donkere materie kunnen produceren? “Waarom, waarom, waarom? Dit zijn enkele van de vragen waar (deeltjes-) fysici ’s nachts soms letterlijk wakker van liggen”, onthult professor Van Mechelen. “Het is alsof de natuur ons gewoon uitlacht. De puzzelstukken liggen voor ons, maar we geraken er maar niet wijs uit. De LHC kan ons helpen meer inzicht te krijgen. Daarom zijn we zo blij dat er eindelijk schot in de zaak zit.”

Voor wetenschappers is de Large Hadron Collider van groot belang. Maar ook voor de normale mens? “Wat we met de Large Hadron Collider hopen te vinden zal niet meteen het leven van de man of vrouw in de straat veranderen”, geeft Van Mechelen toe, “maar wat er over honderd jaar gebeurt kan ik echter niet voorspellen. Een voorbeeld is Einsteins relativiteitstheorie. Toen ze ontwikkeld werd, stond de theorie ver van alle toepassingen. Vandaag gebruikt je GPS echter relativistische correcties om de nauwkeurigheid te halen die de gebruiker wil. Het punt is dat de eisen die de Large Hadron Collider stelt aan de technologie zo hoog zijn, dat het een drijvende kracht wordt achter technologische ontwikkeling. Ten slotte is de LHC ook een ‘menselijk experiment’, waar zeer veel verschillende culturen met elkaar samenwerken. Onlangs nodigden de Palestijnse en Israëlische studenten in CERN iedereen uit voor een gezamenlijk georganiseerd feestje.”

In totaal kost de Large Hadron Collider 3,3 miljard euro. Een torenhoog bedrag volgens velen. Is het wel ons belastinggeld waard? Van Mechelen: “De kostprijs van de LHC is vergelijkbaar met die van grote infrastructuurwerken. Neem bijvoorbeeld de Oosterweelverbinding voor de Antwerpse ring die 2,5 miljard euro zou kosten, maar nu weer op de lange baan is geschoven. De LHC kostte zo’n 3.3 miljard euro, weliswaar zonder de detectoren zoals ATLAS en CMS. Het verschil is dat de LHC gefinancierd wordt door veel verschillende landen en dat elk land dus slecht een bescheiden bijdrage moet leveren. België draagt 2.77% bij, oftewel een kleine 100 miljoen euro, gespreid over de hele constructietijd (vijftien jaar van planning tot afwerking). Dat is niet zo enorm in vergelijking met andere investeringen in wetenschappelijk onderzoek.”

Maar ja, onuitgesplitst is het wel een drie met negen nullen. “Het totale bedrag blijft natuurlijk hoog, maar ik vind het de investering wel waard”, vertelt de professor. “Het gaat hier om de fundamentele eigenschap van de mensheid om steeds op zoek te gaan naar nieuwe ontdekkingen. Het is natuurlijk allemaal een kwestie van evenwicht, maar ik vind het zeker de moeite waard om een klein percentage van ons belastinggeld hieraan te besteden.”

Naar verwachting functioneert de Large Hadron Collider dit jaar optimaal. Hopelijk wordt dit jaar of in 2011 het Higgs-deeltje ontdekt. De komende twintig jaar blijft de LHC opereren. Lost het gigantische project alle vragen op van professor Van Mechelen en andere wetenschappers? De tijd zal het leren!