LHC-experimenten weer begonnen met recordenergie

Voor het eerst in 27 maanden verzamelt Cern's large hadron collider (LHC) weer data. Na een onderhouds- en opstartperiode van bijna twee jaar vinden er weer botsingen plaats in alle experimenten bij een ongeëvenaarde energie van 13 TeV, bijna een verdubbeling in vergelijking met de eerste run. De start van het tweede seizoen van de LHC opent deuren naar nieuwe ontdekkingen. De LHC is de komende drie jaar 24 uur per dag en zeven dagen per week operationeel.

Nicolo de Groot, co-programmaleider Atlas op Nikhef en hoogleraar aan de Radboud Universiteit Nijmegen: "De ontdekking van het higgsboson was het hoogtepunt van run 1. In run 2 kunnen we precisiestudies van de higgs doen en zoeken naar de deeltjes waar donkere materie uit is opgebouwd. Met de hogere energie gaan we een volledig onbekend gebied in. Het mooiste zou iets volledig onverwachts zijn."

Op 3 juni, om 10.40 uur gaven de LHC-operators het sein "stabiele bundels", het signaal voor de LHC-experimenten om weer data te gaan verzamelen. Bundels bestaan uit 'bunches', series van pakketjes protonen, die bijna met de lichtsnelheid voortbewegen in de 27 kilometer lange omtrek van de cirkelvormige LHC. Zeer krachtige supergeleidende magneten zorgen ervoor dat de bunches protonen in tegengestelde richting door de ring worden voortbewogen.

De LHC werd gevuld met zes bunches, elk van deze bunches bevat ongeveer 100 miljard protonen. Dit aantal wordt geleidelijk opgevoerd tot 2800 bunches per bundel, waarmee de LHC in staat is om één miljard botsingen per seconde te produceren.

Stan Bentvelsen, directeur Nikhef en oud-programmaleider Atlas: "Na de ontdekking van het higgsdeeltje zijn we vreselijk benieuwd hoe het standaardmodel kan bestaan en hoe donkere materie daar in past. Goede kans dat LHC hier antwoorden op gaat vinden."

Tijdens run 1 van de LHC, kondigden de Atlas- en CMS-experimenten de ontdekking van het higgsboson aan. Dit is het laatste stukje van de puzzel van het standaardmodel, de theorie die de elementaire deeltjes beschrijft waaruit al het zichtbare in ons universum is opgebouwd.

Met de start van run 2 zullen natuurkundigen het standaardmodel nog verder bestuderen en hebben ze de ambitie om nieuwe natuurkundige fenomenen buiten het standaardmodel te ontdekken. Zij hopen hierdoor verklaringen te vinden voor mysteries zoals donkere materie (waaruit een kwart van het universum zou bestaan) of de klaarblijkelijke voorkeur van de natuur voor materie boven antimaterie, zonder welke we niet zouden bestaan.

Tijdens de onderhoudsperiode van de versneller gedurende de afgelopen twee jaar, hebben ook de vier grote experimenten Alice, Atlas, CMS en LHCb een belangrijk programma van onderhoud en verbeteringen ondergaan in voorbereiding op het verleggen van de nieuwe energiegrenzen.

Nederlandse bijdrage aan LHC-experimenten

FOM-instituut Nikhef levert een bijdrage aan drie van de vier grote experimenten van de LHC, namelijk Alice, Atlas en LHCb.

Alice
Nikhef's bijdrage aan Alice focust zich op drie onderdelen van het onderzoek: het meten van het collectieve gedrag/de collectieve flow, het energieverlies van zware quarks en de vraag hoe jets gemodificeerd worden in het quark-gluon-plasma.

Atlas
Nikhef's bijdrage aan Atlas richt zich op de grote muonkamers, de sporendetector en de uitlees-elektronica. Nikhef is actief binnen de analyse van het higgsboson en de zoektocht naar nieuwe deeltjes die een verklaring kunnen zijn voor donkere materie.

LHCb
Nikhef's bijdrage aan LHCb is gericht op de Vertex Detector, de grote dradenkamers en de trigger.
Marcel Merk: "LHCb is helemaal gereed om de botsingen bij hoge energie te analyseren. Tijdens run 1 is er een materie-antimaterie asymmetrie ontdekt bij het verval van het zogenoemde Bs-meson deeltje en is tevens het zeer zeldzame verval van het Bs-meson naar twee muonen waargenomen. De focus van run 2 ligt op het oplossen van de puzzels die run 1 opgeleverd heeft. Met run 2 van de LHC krijgt het LHCb-experiment de unieke mogelijkheid om nog dieper in de kwantumstructuur van de natuur te kijken. Hierbij hopen we deeltjes te ontdekken waarmee het mysterie van de ontbrekende antimaterie in het universum kan worden verklaard."