Verslag studiereis deeltjesversneller in CERN
maandag 4 maart 2019
7u45, veertig enthousiaste en reislustige CERN-gangers zijn stipt aanwezig op het afspraakmoment en de afspraakplaats: CVO VOLT aan de Interleuvenlaan in Heverlee.
Onze buschauffeurs lijken echter het noorden (of liever het zuiden) kwijt te zijn. Hebben de twee mannen afgehaakt, uit schrik voor zwarte gaten of om geannihileerd te worden in de deeltjesversneller waar ze ons naar toe moeten brengen? Ze zijn in geen verte te bespeuren. Een uurtje heen en weer bellen en wat warme koffies en chocomelken later, vonden chauffeurs en passagiers mekaar en konden we vertrekken richting Genève, met als reisdoel de grootste deeltjesversneller ter wereld en de CERN faciliteiten ISOLDE en AD.
Na 700 km kilometers autostrade en enkele felle rukwinden en regenbuien later doemde de Hoge Jura voor ons op. Een wolkeloze hemel, sneeuw, en al enkele sprookjesachtige bergdorpjes! Zwitserland lig toch dichterbij dan gedacht.
Aan de controlepost van het ‘Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire’ kregen we onze badges uitgereikt, we waren officieel te gast in het grootste instituut voor theoretische deeltjesfysica ter wereld.
De valiezen brachten we snel onze hotelkamers binnen, want we hadden na een lange dag rijden een hongertje te stillen. Na een gesmaakte maaltijd in het CERN restaurant wachtte prof. Dr. Steven Lowette van de V.U.B. ons al op, en bracht ons naar een zaaltje in het hart van CERN, waar hij ons vergastte op een boeiende lezing over de ontdekking van het Brout-Englert-Higgs boson en de experimentele setting hierrond.
We werden ook uitgebreid ingeleid over de manier waarop aan fundamenteel onderzoek gedaan wordt in CERN, de multidisciplinaire en multiculturele aanpak en de spitstechnologie die gebruikt wordt. Onze vragen over het Belgisch aandeel in de CMS detector en het concept van de geplande nieuwe 100 km lange versneller werden met veel enthousiasme en passie voor de fysica beantwoord.
Met veel goesting voor wat we de volgende dag allemaal te zien en horen zouden krijgen, dook ieder zijn bed in, in ons hostel midden op de site zelf.
dinsdag 5 maart 2019
Een stipte timing was nodig, er stond heel wat op ons programma voor de belangrijkste dag van onze studiereis.
Na een uitgebreid ontbijt stapten we met de sitemap in de hand richting de Route Rutherford, geflankeerd door een stralende zon. Daar werden we hartelijk onthaald door dr. Hanne Heylen, onderzoeker aan de ISOLDE faciliteit (Isotrope Seperator OnLine Device).
Op deze faciliteit werkt maar een kleine 7% van de CERN wetenschappers, maar gebruiken deze wetenschappers wel de helft van de door de LHC versnelde protonen. ISOLDE tapt deze protonen rechtstreeks af van de Proton Synchrotron Booster (PSB) waar ze al versneld zijn tot 90% van de lichtsnelheid. Dit blijkt een ‘lage energie’ snelheid te zijn (1,4 GeV), want verderop in de LHC krijgen de protonen een snelheid die dicht tegen die van het licht zelf aan ligt
Met de 1,4 GeV protonen wordt een trefschijf van bijvoorbeeld uraniumkernen beschoten, die uiteenspat in honderden fragmenten.
We kregen te horen hoe onderzoekers gericht op zoek konden gaan naar mogelijke exotische kernen, met halfwaardetijden tussen 1 ms en 1012 jaar. Drieduizend van deze kernen zijn al ontdekt, waarvan 1500 op Isolde. Zesduizend zijn al voorspeld maar moeten nog experimenteel gevonden worden. Hun eigenschappen zijn belangrijk om hopelijk ooit enkele belangrijke, fundamentele vragen te kunnen beantwoorden, zoals de grootte, massa en vorm van radio-isotopen, hoe en waar in het universum chemische elementen worden geproduceerd, hoe protonen en neutronen tot de duizenden combinaties die we kennen kunnen worden samengebracht, maar ook hoe deze isotopen hun toepassingen kunnen hebben in de medische beeldvorming en de diagnose en behandeling van kanker. In het IKS in Leuven worden deze waarnemingen verder verwerkt. Prof. Dr. Thomas Cocolios kwam ons in december in het CVO al vertellen over de medische toepassingen van deze radio-kernen. Een hele uitdaging nog voor Hanne en haar collega’s.
Na afloop van ons bezoek aan de experimentele hal van ISOLDE werden we gescreend op radio-actieve straling. Eén van onze deelnemers had zelfs een eigen Geigenteller mee. Uit zijn metingen bleek dat in de hal de radioactieve straling zelfs lager lag dan erbuiten…
’s middags kon iedereen vrij de permanente tentoonstellingen Microcosmos en The Universe of particles bezoeken.
Om even te bekomen van de opgedane indrukken, genoten we op het terras van het CERN restaurant van het prachtige uitzicht op de Mont Blanc.
Om 15u konden we met onze vragen terecht bij dr. Kristof De Bruyn, die werkzaam is bij het LHCb experiment. Hij vertelde ons onder meer hoe we door kansberekening te weten kunnen komen wat er, buiten up- en downquarks en gluonen, nog allemaal in protonen te vinden is. Op onze vraag voerde hij ook enkele argumenten aan voor het aantonen van donkere materie en donkere energie in het universum.
Met Kristof als gids stapten we onze bus in en bezochten op de CERN site twee interessante faciliteiten: enerzijds het data computing centre, waar dr. Maarten Litmaath ons wegwijs maakte in de IT technologieën die het mogelijk maken om zoveel mogelijk sporen te vinden van elke botsing in de LHC en met de indrukwekkende dataopslaghall op CERN, en anderzijds de antiprotondecelerator (de AD) waar zowel Kristof als zijn collega Guillimi ons één van de nieuwste en opzienbarendste onderzoeken van CERN toonden: het aanmaken van antimaterie…
Na de ontdekking van het Brout-Englert-Higgs boson zou dit wel eens de tweede belangrijkste ontdekking op CERN kunnen zijn. Wetenschappers zijn er onlangs in geslaagd om antimaterie te maken uit antiprotonen en anti-elektronen en deze gedurende 18 minuten als nieuw gemaakte antiwaterstofatomen te vangen en vast te houden. Met het op punt stellen van een nieuw meetapparaat, Elena, zijn de verwachtingen hoog dat men in de nabije toekomst deze antimateriedeeltjes nog veel langer kan in leven houden en bestuderen.
Met een blik op Elena en een bezoek aan de tunnel waar de antiprotonen door supermagneten vertraagd worden tot ze kunnen reageren met de aangemaakte positronen, was onze namiddag meer dan geslaagd.
’s Avonds konden we nog uitgebreid tafelen, speelden sommigen nog een gezelschapsspel in het hostel, gingen anderen Genève alvast by night verkennen en kroop de rest vermoeid maar voldaan zijn bed in.
woensdag 6 maart 2019
Op tijd opstaan, een laatste CERN ontbijt nuttigen, en dan de tram op richting Genève. Hier meldde een groepje van 15 deelnemers zich aan voor een rondleiding door de gebouwen van de Verenigde Naties, verkenden anderen de mooie straten en gebouwen van Genève en bezocht een groepje deelnemers het museum van het Rode Kruis.
Vanop het dakrestaurant van het Rode Kruis museum genoten we weerom van een zonovergoten zicht op de Alpen. Wat een prachtige studiereis hadden we achter de rug.
Om 14u stapten we de bus in om gedurende nog net de laatste minuten van de dag weer in Heverlee toe te komen, met heel wat kennis en ervaringen rjjker.
Het zou ons niet verwonderen als het departement Fysica volgend academiejaar enkele inschrijvingen meer telt…