Binnenkort zullen er geen protonen meer op elkaar botsen in de LHC, maar loodionen – om de toestand te recreëren waar ons heelal vlak na de oerknal in verkeerde.

Het zit erop! Deeltjesversneller LHC heeft deze week de eerste periode waarin protonen op elkaar botsten met de nieuwe, hogere energie afgesloten. De komende weken wordt er toegewerkt naar een tweede, minder bekende soort botsing: tussen loodionen.

Oerknalsoepje

In totaal hebben er sinds de herstart van afgelopen zomer zo’n 400 biljoen botsingen tussen deeltjes plaatsgevonden in de experimenten ATLAS en CMS; daarnaast deden de kleinere experimenten ALICE en LHCb ook detecties. Tijdens deze run waren er uiteindelijk 2244 pakketjes protonen tegelijk in de machine, die voorbij zoefden met tussenpozen van slechts 25 miljardsten van een seconde. Maar het indrukwekkendste getal was toch wel de botsingsenergie. Die bedroeg namelijk 13 tera-elektronvolt (TeV), waar de LHC vóór zijn eerste grote opknapbeurt ‘maar’ tot 8 TeV kwam.

Nu is het echter tijd voor een nieuw type botsingen. Over een paar weken horen er namelijk geen protonen meer door de 27 kilometer lange LHC-tunnel te schieten, maar loodionen. Als die op elkaar botsen, ontstaat een ‘soepje’ waarin de bestanddelen van protonen en neutronen los rondzwemmen: een zogenoemd quark-gluon-plasma. Wat die bijzondere materietoestand nog extra interessant maakt, is het gegeven dat ons hele heelal er vlak na de oerknal uit moet hebben bestaan.

Plasmageheimen

Bij het bestuderen van deze loodbotsingen is een hoofdrol weggelegd voor het gespecialiseerde experiment ALICE (A Large Ion Collider Experiment; zie foto). Dat gaat nu veel meer botsingen tussen loodionen waarnemen dan voorheen, bij een hogere temperatuur én met een hogere precisie. Maar ook de andere grote experimenten rond de LHC-tunnel zullen metingen gaan doen aan deze nieuwe botsingen, in de hoop zo meer geheimen aan het quark-gluon-plasma te ontfutselen.

Bron en beeld: CERN