Op de nieuwe Nikhef Expostrip in Amsterdam is vanaf maandag een prototype te zien van de eerste muonversneller ter wereld. Het grote koperen onderdeel vervangt de huidige dwarsdoorsnede van de LHC-versneller van CERN in de expositie.
Muoncolliders zijn cirkelvormige versnellers waarin geen elektronen op elkaar worden geschoten bij hoge energie, maar muonen: zwaardere verwanten van het elektron. Daarmee zijn hogere botsingsenergieën te bereiken en bovendien verliezen muonen in hun baan minder energie.
Dat maakt volgens sommige studies een muoncollider een concurrent van nog grotere versnellers zoals de FCC waarvoor CERN plannen maakt, als opvolger voor de huidige LHC-versneller in Geneve. Daarin zouden in eerste instantie elektronen en hun antideeltjes moeten gaan botsen. Ook China heeft plannen in die richting.
Op de nieuwe expositie in de centrale Vertex-hal van het net gerenoveerde instituut is een zogeheten cavity van de muoncollider te zien. Dat is een koperen torus die met radiogolven een passerende bundel muonen meer energie geeft. Het prototype is gebouwd op Fermilab in de VS.
De cavity komt op de plaats van de doorsnede van de LHC-versneller die nu centraal staat in de expositie. “Als instituut willen we ook graag belangrijke nieuwe ideeën op ons wetenschapsgebied laten zien”, zegt Martijn van Calmthout, hoofd communicatie van Nikhef.
Een van de voordelen van een muoncollider zou zijn dat er een veel kleinere cirkel voor nodig is om vergelijkbare energie te bereiken, en dus een veel minder kostbare tunnel. Muonen hebben net als elektronen het voordeel dat het puntdeeltjes zijn, waardoor botsingen minder complicaties geven in de analyses.
“Je kunt de plaatjes uit een muoncollider bijna op het oog al analyseren, in plaats van met superingewikkelde software en veel statistiek”, zegt fysicus Tristan Du Pree van Nikhef. Hij hield onlangs een colloquium voor collega’s over de muoncollider-initiatieven in ondermeer de VS.
Onder jonge fysici lijkt de muoncollider een populair idee, ook omdat de bouw van een superversneller op CERN gemakkelijk tientallen jaren gaat duren. Voor de muoncollider is veel meer onduidelijk, maar dat is voor veel natuurkundigen een mooiere uitdaging dan een FCC, die vooral meer van hetzelfde wordt.
Een fundamenteel probleem aan muoncolliders is dat muonen instabiele deeltjes zijn, die na hun ontstaan slechts een paar microseconde bestaan en dan uit elkaar vallen. Het is daarom ingewikkeld om er intense bundels mee te maken die geschikt zijn voor serieuze experimenten.