Sinds de vondst van het higgsdeeltje in 2012 is het angstvallig stil in het Europese deeltjesinstituut CERN. Maar Tristan du Pree, hoogleraar hoge-energiefysica, blijft optimistisch. ‘Elke ochtend sta ik op met het gevoel dat we nu misschien wél een nieuw deeltje zullen ontdekken.’
Het is een koude ochtend in februari als Tristan du Pree, deeltjesnatuurkundige van het nationaal instituut voor subatomaire fysica Nikhef, een rondleiding geeft op het terrein van deeltjesinstituut CERN. Het CERN-terrein, met op meer dan honderd meter onder de grond de deeltjesversneller LHC van 27 kilometer lang, ligt op een steenworp afstand van de Zwitserse stad Genève. Het biedt prachtig uitzicht op de besneeuwde bergtoppen van de Jura en iets verderop de Alpenreus Mont Blanc.
Op weg naar Gebouw 180 wijst Du Pree, die sinds kort ook hoogleraar is aan de Universiteit Twente, naar een hok dat vol hangt met computermuizen. ‘Typisch het werk van een nerdy natuurkundige’, zegt hij met een glimlach.
De geschiedenis van de wiskunde is diverser dan je denkt
Wiskunde is niet alleen afkomstig van de oude Grieken. Veel van onze kennis komt van elders, waaronder het oude China, India en het Arabisch Schiereil ...
Bij CERN werd op 4 juli 2012 een van de belangrijkste ontdekkingen in de moderne natuurkunde gedaan, toen duidelijk werd dat het higgsdeeltje bestond. Dat deeltje was het tot dan toe laatste ontbrekende puzzelstukje van het standaardmodel, de theorie die alle elementaire deeltjes en hun onderlinge krachten beschrijft.
Na die ontdekking in 2012 was de verwachting dat er snel nieuwe ontdekkingen zouden volgen. Het bleef echter stil in Genève. Althans: zo leek het.
Du Pree is het niet eens met de stelling dat er na de vondst van het higgsdeeltje weinig is gebeurd. ‘Na 2012 is er juist heel veel gebeurd‘, zegt hij. ‘We zijn botsingen blijven uitvoeren en hebben veel nieuwe data verkregen. En er werden ook dingen ontdekt, maar dat was meer voor de fijnproevers. Geen zaken die de kranten haalden.’
Wat houdt dat concreet in?
‘Uiteindelijk willen we tien keer zoveel data vergaren om alle eigenschappen van het higgsdeeltje te bestuderen. Zo kunnen we zien of het voldoet aan de voorspellingen die Peter Higgs vijftig jaar geleden heeft gedaan.’
In Gebouw 180, het magneetlaboratorium, wordt gebouwd ‘aan de toekomst van CERN’.
‘The Large Hadron Collider heeft tien jaar gedraaid en nu hebben we magneten nodig die ervoor zullen zorgen dat we tien keer meer data kunnen vergaren dan voorheen. Die magneten worden hier ontwikkeld, met nieuwe materialen om grotere veldsterktes te bereiken.’
De rode draad bij u en uw collega’s is bijna altijd: meer, sneller en met nog meer kracht.
‘Hier wordt een nieuwe versneller gebouwd met supergeleidende magneten, daardoor krijgen we heel veel data, waarmee we heel precies kunnen meten. Wellicht zien we of hij op nieuwe deeltjes reageert, zoals donkere materie. Het mooie aan mijn vak is dat een ontdekking altijd om de hoek kan liggen. Een volgende set data kan afwijken van de voorspelling en dat kan leiden tot iets moois.’
Waarom wilt u dit allemaal weten?
‘De theorie is eigenlijk heel simpel. De formule kun je in één regel opschrijven. Kort gezegd komt het erop neer dat het higgsdeeltje massa geeft aan alle deeltjes. Misschien koppelt het higgsdeeltje wel aan nieuwe deeltjes zoals donkere materie. Donkere materie heeft massa; het higgsdeeltje geeft massa. Misschien is het deeltje verantwoordelijk voor de massa van de donkere materie of komen we meer te weten over neutrino’s. Het zou echt geweldig zijn als het higgsdeeltje reageert met onzichtbare deeltjes.’
Waarom?
‘Het is pure nieuwsgierigheid. Uiteindelijk hopen we echt wat te leren over de evolutie van het heelal en waarom er bijvoorbeeld meer materie is dan antimaterie. En voor iedereen lijkt het me leuk om te weten waarom we bestaan en hoe het heelal is geëvolueerd.’
Op de middelbare school las u The First Three Minutes van Steven Weinberg en besloot u natuurkunde te gaan doen. Twintig jaar later loopt u als hoogleraar rond op grond die voor elke natuurkundige heilig is.
‘Dat boek vond ik geweldig. Nu onderzoek ik hoe het heelal geëvolueerd is en wat de deeltjes zijn. Als ik hier op het CERN werk, voelt het toch nog steeds alsof ik in het stadion mag spelen van m’n favoriete voetbalclub. Elke ochtend sta ik op met het gevoel dat we het nu misschien wél zullen ontdekken. Het moet om de hoek zijn, maar waar? Dat is de grote vraag.’
U doet hier louter fundamenteel onderzoek, maar bij CERN is bijvoorbeeld ook het world wide web ontstaan.
‘Veel mensen kunnen zich weinig voorstellen wat fundamentele wetenschap is. Maar dankzij het onderzoek op CERN zijn er heel veel toepassingen ontstaan die niet meer weg te denken zijn uit de moderne samenleving. In 1989 stuurde de Britse Tim Berners-Lee zijn baas het idee voor het world wide web. De rest is geschiedenis.
CERN is behalve voor de informatietechnologie, ook belangrijk geweest voor de medische wereld. Talloze toepassingen zijn hier ontstaan. Toch zijn onze studenten naar mijn idee wel de allerbelangrijkste spin-off. Ze genieten hier een degelijke opleiding en gaan meestal niet verder in de natuurkunde, maar in de datawetenschap en spelen op die manier een essentiële rol in de maatschappij.’
Wat is uw wens?
‘Ik droom ervan een nieuw deeltje te ontdekken. Ik hoop dat het higgsdeeltje reageert met donkere materie en dat het een nog grotere rol speelt in het ontstaan van het universum dan dat we tot nu toe dachten.’
