Elementaire bouwstenen van de wereld

Dr. Wouter Hulsbergen
Senior onderzoeker
Nikhef

1. Wat is de belangrijkste wetenschappelijke ontwikkeling in uw vakgebied?

Mijn vakgebied is de subatomaire fysica, de natuurkunde van de elementaire bouwstenen van de wereld om ons heen. De belangrijkste recente ontwikkeling in dit vakgebied is de ingebruikname van de ‘grote hadron-versneller’, de Large Hadron Collider of LHC, op het CERN in Geneve. Een LHC is een machine in een 26 km lange tunnel onder de grond. In de machine worden protonen met grote snelheid rondbewogen en in botsing gebracht. Die botsingen stellen ons in staat om het gedrag van de allerkleinste deeltjes te onderzoeken.

De LHC is natuurlijk geen doel op zich, maar een instrument. Voor versnellers geldt dat hoe groter de omtrek van de versneller, hoe hoger de bereikbare energie en hoe kleiner de objecten die je er mee kunt zien. De LHC bereikt een energie die ongeveer 5 keer groter is dan die van zijn voorganger. Bovendien is het aantal botsingen dat gemaakt wordt, bepalend voor de nauwkeurigheid waarmee heel zeldzame fenomenen bestudeerd kunnen worden, veel groter dan ooit tevoren. Daarmee is the LHC een ware supermiscroscoop die zal leiden tot een schat aan nieuwe informatie over de materie waar we uit bestaan.

2. Op welke wetenschappelijke doorbraak hoopt u?

Een van de doelstellingen van de LHC is de ontdekking van het Higgs deeltje. Het Higgs deeltje is een belangrijk onderdeel van de theorie die de bouwstenen van ons heelal beschrijft, het zogenaamde ‘standaard model van de elementaire deeltjes’. Zonder het Higgs deeltje werkt het model niet. Hoewel we ons eigenlijk maar moeilijk kunnen voorstellen dat het Higgs deeltje niet bestaat, zal de uiteindelijke ontdekking van het deeltje toch een grote doorbraak zijn.

Echter, zoals de meeste wetenschappers hoop ik op verassingen! Mijn vakgenoten en ik zullen erg teleurgesteld zijn als het Higgs deeltje het enige is dat we bij de LHC ontdekken. Want zelfs met de Higgs, blijven er vele grote vragen onbeantwoord. Een van de belangrijkste vragen is waar ‘donkere materie’ uit bestaat. We weten uit onderzoek met telescopen aan de bewegingen van sterren dat 80% van de materie in het heelal bestaat uit deeltjes die we nog niet kennen. Ik hoop dat we met de LHC in staat zullen zijn om deze tot nu toe onbekende deeltjes te maken en te bestuderen.

3. Wat is de waarde van uw vakgebied voor de samenleving?

Ik denk dat er drie mogelijke antwoorden op deze vraag zijn. Ten eerste voorziet mijn vakgebied in een soort algemene behoefte van de mensheid om te weten waarom wij er eigenlijk zijn. Waar bestaat het heelal uit en hoe is het ontstaan? Dit is ook de drijfveer van mij en veel van mijn collega’s. Zoals wellicht blijkt uit de brede media aandacht voor mijn vakgebied is het ook een vraagstuk waar veel mensen in onze samenleving oprecht in geïnteresseerd zijn.

Ten tweede leidt onderzoek tot nieuwe kennis die kan worden toegepast om bijvoorbeeld nieuwe technologieën te ontwikkelen. Zoals voor veel fundamenteel onderzoek geldt, is het niet eenvoudig om deze materiële component in getallen uit te drukken. Immers, we weten gewoon niet op welke tijdschaal het onderzoek dat wij nu doen iets oplevert waar de rest van de samenleving iets aan heeft. Om het belang van ons onderzoek te illustreren, kunnen we eigenlijk alleen maar verwijzen

naar voorbeelden uit het verleden. Denk bijvoorbeeld aan de ontdekking van elektriciteit, van kwantummechanica of van supergeleiding. Toen deze fenomenen ontdekt werden, waren het curiositeiten. Nu kunnen we ons een samenleving zonder de technologieën die van deze inzichten afhangen nauwelijks meer voorstellen. Ik ben ervan overtuigd dat de kennis over de elementaire deeltjes die wij nu vergaren op den duur haar waarde zal bewijzen.

Tot slot moeten we ook de waarde van de spin-off niet onderschatten. Om ons onderzoek te doen ontwikkelen we instrumenten die ook toepassingen vinden buiten het elementaire deeltjes onderzoek, zoals bijvoorbeeld detectoren voor scanners in ziekenhuizen. Het world-wide-web is in de jaren negentig ontwikkeld op het CERN om de communicatie tussen wetenschappers te verbeteren. Het internationale karakter van het onderzoek en de grootschaligheid van de samenwerkingsverbanden maken dat de jonge wetenschappers die wij opleiden ook zeer aantrekkelijk zijn voor het bedrijfsleven.


Andere bijdragen in Elementaire deeltjes, Het heelal, Natuur- en Sterrenkunde