Luchtopname van de streek rond Genève met de huidige deeltjesversneller, de LHC, en de voorgestelde FCC. CERN

CERN wil een deeltjesversneller van 100 km die 10 keer krachtiger is dan de LHC

De natuurkundigen achter de Large Hadron Collider (LHC), de grootste deeltjesversneller ter wereld, hebben hun plannen voorgesteld om een nog grotere versneller te bouwen, in de hoop om nog meer te weten te komen over de materie en het universum. Aan het CERN, het Europees Centrum voor Deeltjesonderzoek, zijn de plannen voorgesteld voor de "Future Circular Collider" (FCC), een deeltjesversneller in een ondergrondse tunnel met een omtrek van 100 kilometer, waar een 10 keer hogere energie zou gehaald kunnen worden dan in de huidige LHC.   

De nieuwe deeltjesversneller zou in de buurt komen van de huidige LHC, waarvan verwacht wordt dat die tegen 2036 tot 2040 zowat alle data verzameld zal hebben die ermee achterhaald kunnen worden.

De LHC heeft een cirkelomtrek van 27 km, en de maximale energie die er gehaald kan worden bij de botsingen van deeltjes, is 17 tera elektron volt (TeV). De voorgestelde FCC zou dus een omtrek hebben van 100 km, en energie tot boven 100 TeV halen.

De botsingen tussen de subatomaire deeltjes in de tunnel laten de onderzoekers toe te kijken naar het "puin" dat ervan overblijft als de deeltjes in nog kleinere stukken uiteenspatten, en zo - als ze geluk hebben - fundamentele vragen te beantwoorden over de materie en het universum. Botsingen bij een hogere energie zouden de onderzoekers toelaten op zoek te gaan naar meer massieve deeltjes, en de FCC zou ook zwaardere ionen kunnen laten botsen, iets wat nieuwe inzichten kan verschaffen in de materie in het jonge universum.

Een ontwerp van een toekomstige detector voor de protonenversneller (Illustratie: CERN).

Een "Higgs-fabriek" en een supergeleidende protonenversneller

In eerste instantie mikt het CERN op een 90 tot 365 GeV elektron-positron versneller met een hoge lichtsterkte, die een krachtige "Higgs-fabriek" zou zijn, en zou toelaten om de al bekende deeltjes met een tot nu toe ongeziene precisie te meten. Dat stadium van de FCC zou zo'n 9 miljard euro kosten, waarvan 5 miljard voor de bouw van de 100 km lange tunnel. Het CERN denkt dat die fase tegen 2040 in werking zou kunnen treden, als de LHC zowat op zijn einde loopt. 

Daarna zou het CERN graag in dezelfde tunnel een supergeleidende protonenversneller installeren, wat nog een investering van 15 miljard zou vragen. Een dergelijke versneller die energieën van 100 TeV en meer zou kunnen opwekken, zou moeten toelaten te bestuderen hoe Higgs-deeltjes met elkaar reageren, nieuwe massieve deeltjes te ontdekken en kleine afwijkingen van de voorspellingen door het standaardmodel van de deeltjesfysica op te sporen, die mogelijk kunnen verklaren waarom materie in ons universum domineert over antimaterie. Tegen einde de jaren 2050 zou die versneller in werking kunnen treden, zo hoopt het CERN.

Het CERN hoopt dat de 22 lidstaten van de organisatie de plannen, waaraan is meegewerkt door meer dan 1.300 wetenschappers uit 150 universiteiten, wetenschappelijke instellingen en bedrijven, in de komende jaren zullen goedkeuren. 

De organisatie wijst er op zijn website op dat "de complexe instrumenten die nodig zijn voor deeltjesfysica, de inspiratie vormen voor nieuwe concepten, innovatie en baanbrekende technologieën, die ook ten goede komen aan andere onderzoeksdisciplines, en die uiteindelijk hun weg vinden naar veel toepassingen die een belangrijke impact hebben op de kenniseconomie en de samenleving". De FCC zou volgens het CERN buitengewone kansen bieden voor de industrie en zorgen voor een uitmuntende opleiding voor een nieuwe generatie van onderzoekers en ingenieurs. 

Welke voordelen de nieuwe versneller de wereld precies te bieden heeft, kan volgens het CERN niet voorspeld worden, maar de organisatie wijst erop dat de ontdekking van het elektron in 1897 uiteindelijk geleid heeft tot de elektronica-industrie, die nu jaarlijks 3 biljoen dollar bijdraagt aan de wereldeconomie.  

Video player inladen ...

Een video van het CERN over het ontwerpen van de FCC.