In de LHC-versneller op CERN in Genève gaan momenteel voor het eerst zuurstofionen rond voor speciale experimenten. Alle detectoren kijken op hun eigen manier mee op dit onbekende terrein.
In de 21 kilometer lange ondergrondse LHC-ring worden normaal in twee richtingen protonen versneld tot bijna de lichtsnelheid, waarna ze in de detectoren botsen. In de meetcampagne van 29 juni tot 9 juli gaat in een richting zuurstof rond. Ook onderlinge botsingen van zuurstof komen aan de orde, en vergelijkbare experimenten met neon. De CERN-fysici hebben het grappend over “frisse lucht” in de versneller.
De proeven zijn bedoeld om meetgegevens te verzamelen voor tal van onderzoeken, uiteenlopend van kosmische stralen tot quark-gluon plasma en de sterke kernkracht. Tot nog toe werden afgezien van protonen nu en dan wel experimenten met botsende zware ionen gedaan, vooral voor het Alice experiment.
Spannend
Nikhef is betrokken bij drie van de vier grote detectorexperimenten in de LHC. Behalve Alice zijn dat ATLAS en LHCb. Zij verzamelen dezer dagen elk zoveel mogelijk meetgegevens van de botsingen.
Met name voor Alice zijn de experimenten spannend. Normaal bestudeert dat experiment, met een belangrijke inbreng van Nikhef Utrecht, botsende zware ionen. Daarbij ontstaat door de immense energie even een plasma van quarks en gluonen dat ook ten tijde van de Oerknal bestaan kan hebben.
Zuurstof is zwaarder dan een proton (kern van waterstof), maar wel veel lichter dan lood. De proeven werpen daarmee licht op het tussengebied tussen de quarkgluonfysica van Alice en gewone hoge-energiefysica.
De LHCb-detector, ook een belangrijk Nikhef-project, laat op bepaalde momenten in zijn detectorvacuum ook argongas toe, waardoor de protonenbundel op nagenoeg stilstaande grote moleculen botst. Zulke fixed target experimenten geven weer andere inzichten dan botsende bundels.
Technisch lastig
Aan de experimenten met zuurstof en neon zijn bij CERN lange voorbereidingen voorafgegaan. Alle voorversnellers en besturingssystemen van de LHC en zijn supergeleidende magneten moesten worden afgesteld op de veel zwaardere deeltjesbundels.
De huidige eerste run met een protonenbundel die op een zuurstofbundel botst, is technisch het lastigst omdat de rondgaande deeltjes enorm in massa verschillen. Daardoor zouden de bundels zonder correcties steeds weer op andere plaatsen botsen, in plaats van precies in het hart van de detectoren. Met extra correcties lukt dat inmiddels wel, meldt CERN.
