Is het een mede veroorzaker van hoge elektromagnetische straling (trillingen) in de lucht. Is het luchtvervuiling? Kunnen mensen die elektromagnetische velden detecteren dit waarnemen?

CERN is een afkorting van Laboratoire européen pour la physique des particules (Europees laboratorium voordeeltjesfysica) en is gevestigd ten westen van de stad Genevé op de grens van Frankrijk en Zwitserland. Er worden experimenten verricht om onderzoek te doen naar de materie in het universum. Uit welke elementaire deeltjes bestaat de materie in het universum en wat zijn de krachten die de deeltjes bij elkaar houden, lijken ze op de deeltjes die we op aarde kennen en is hieruit het begin van het leven op aarde ontstaan? De onderzoeken worden in drie hoofdcategorieën onderverdeeld namelijk de :

-oorsprong van de massa. Waaruit bestaat de massa van het universum?

-donkere materie. Uit welke deeltjes bestaan sterren en waaruit bestaat donkere materie?

-oerknal. Het begin van het universum nabootsen en hier een antwoord op te krijgen.

 

Experimenten worden uitgevoerd met behulp van deeltjesversnellers (detectoren) die onderdeel zijn van de deeltjesversneller LHC. Detectoren als ATLAS, ALICE, LHCb, CMS, ELENA (in 2016) en twee kleinere Totem en LHCf. Het CERN heeft de verschillende deeltjesversnellers (detectoren) samengevoegd tot één grote deeltjesversneller, de Large Hadron Collider (LHC). Hierbij heeft CERN een aantal uitwegen gemaakt van waar afzonderlijk onderzoek kan worden verricht.

De LHC

De LHC deeltjesversneller de grootste deeltjesversneller wereldwijd bestaat uit een grote ronde cirkel die 175 meter onder de grond ligt en 27 kilometer lang is, de Large Hadron Collider (LHC) die in 2008 in gebruik werd genomen. De deeltjesversneller gaat twee richtingen op en onderzoekt deeltjes (hadronen) met ioniserende kracht welke bestaan uit twee of meer quarks (elementair deeltje waaruit de protonen en neutronen gevormd zijn). Door een lek in de deeltjesversneller lekte er vloeibaar helium weg en na herstel kon de deeltjesversneller in 2009 de experimenten hervatten. Experimenten om de kosmische toestand na te bootsen. Hiervoor worden de deeltjes versneld met de snelheid van het licht. In de tunnel van de deeltjesversneller staan lange buizen rechtop (21 km) met magneten die ervoor zorgen dat een atoomdeeltje steeds sneller én in de goede richting door de tunnel wordt geduwd. De bedoeling is dat een deeltje botst met een andere deeltjes in de tunnel en uit elkaar valt. Een sensor meet vervolgens welke deeltjes het zijn waarin dit atoom breekt.

Materie

Materie is een verzamelbegrip voor de waarneembare deeltjes van het universum, die zich kenmerken door fermionen, deeltjes die zich kenmerken door een halftallige spin (een eigenschap waar de helft van de deeltjes links- of rechtsom kunnen draaien met één bepaalde snelheid). Ze zijn te onderscheiden in leptonen (elektron, muon, taulepton en neutrino’s en hun antideeltjes) en quarks (met de namen up, down, charm, strange, top en bottem). Antideeltjes hebben een aantal dezelfde fysische eigenschappen als de elementaire deeltjes, maar ook eigenschappen die precies het tegenover gestelde zijn. Antideeltjes zoals het antiproton, antineutron, anti-elektron (positron) of foton (lichtdeeltjes als een verschijningsvorm van elektromagnetische ioniserende straling). Anti-materie wordt ook wel donkere materie genoemd maar is niet waarneembaar

Plasma

Materie kan diverse fases (aggregatietoestanden) aannemen, afhankelijk van temperatuur en druk. Namelijk:

-vast;

-vloeibaar;

-gasvormig;

-plasma. Plasma of vaak de vierde fase genoemd is een fase waarin de deeltjes enigszins geïoniseerd (geladen) zijn;

-Bose-Einstein condensaat. Een toestand van materie waar deeltjes afkoelen tot bijna het nulpunt en weer samenvoegen.

Botsing van deeltjes

Vragen en doelen

Zijn de bouwstenen van de aarde dezelfde als van de ruimte? Wat gebeurt er in de deeltjesversneller als er geladen atomen (met protonen, neutronen en elektronen) worden versneld en tegen elkaar botsen? De experimenten hebben dan ook als doel om protonen (met een positieve lading) en elektronen zo hard mogelijk op elkaar laten botsen. Als een geladen deeltje wordt versneld en botst, zal energie worden omgezet en ontstaan er spontaan nieuwe deeltjes. Zijn er deeltjes die nog niet bekend zijn? Heeft het te maken met de oerknal? De deeltjesversneller laat de atomen versnellen tot snelheden die in de buurt komen van de snelheid van het licht (300.000 km/s). Voor het sturen van de richting waarin de deeltjesbundel gaat, worden vooral magnetische velden toegepast. De super deeltjesversneller werkt op radiogolven van zeven tetravolt.

Nieuwe deeltjes ontdekt

Nieuwe deeltjes ontdekt in de Large Hadron Collider (LHC) deeltjesversneller komen bij elke botsing van deeltjes een regen aan nieuwe deeltjes vrij. Deeltjes die misschien nieuw zijn en nog nooit eerder ontdekt zijn. En de LHC geeft ontdekkingen prijs als:

-het Higgsdeeltje. in 2012 het Higgsdeeltje of ook wel The God Particle genoemd. Het Higgsdeel bestaat uit gluonen en quarks (oftewel de Higgs-bosonen). Dit deeltje is er verantwoordelijk voor dat de andere quarks massa krijgen. Quarks zijn de bouwstenen van het proton, het neutron, en van vele andere deeltjes. Quarks worden gecombineerd om samengestelde deeltjes te vormen, hadronen genoemd. 4juli 2012 werd bekend gemaakt dat het Higgs deeltje gevonden is:

-het Satansdeeltje. 1 april 2015 een deeltje dat andere deeltjes het gewicht ontneemt en in het niets verdwijnen. Het tegenovergestelde dan het Higgsdeeltje en daarom het Satan-deeltje heet. Natuurkundigen hebben berekend dat Satan-deeltjes elkaar aantrekken. Daarbij kunnen volgens computersimulaties wormgaten ontstaan die alles in de nabije omgeving (ook mensen) in een tot nog toe onbekende dimensie ‘zuigen’. De energie die daarmee gepaard gaat is zo enorm dat de temperatuur in deze dimensie volgens experts ‘hels’ moet zijn.

-het pentaquark-deeltje.14 juli 2015 is bekend gemaakt dat het pentaquark-deeltje is gevonden bij experimenten met de LHC. Een deeltje dat slechts zeer kort bestaat:

-De tetraquark. In 2016 is een onbekende familie van drie exotische deeltjes ontdekt. De drie ontdekte deeltjes zijn familie van tetraquarks.

-Het Xicc++ deeltje. In de zomer van 2017 is het Xicc++deeltje ontdekt dat hoort bij de familie der baryonen, en kleiner is dan het atoom en bestaat uit drie quarks, de bouwstenen van protonen en neutronen. De ontdekking was een openbaring omdat fysici niet wisten dat zwaardere quarks zich ook konden voorkomen.

AWAKE

Het Advanced Proton Driven Plasma Wakefield Acceleration Experiment (AWAKE) is een gigantisch apparaat van wel 40 meter in doorsnee en weegt meer dan 7 miljoen kilogram. AWAKE werd in februari 2016 in de tunnel van de deeltjesversneller LHC geplaatst. Het is een proof-of-principle experiment waar elektrische-, geladen deeltjes zullen worden versneld met behulp van plasma-versnelling. De techniek voor plasma-versnelling is het werken met ultrakorte laserpulsen of energetische deeltjesbundels die zijn afgestemd op de plasmaparameters. De laserpuls maakt golven in het plasma en het resultaat is een wakefield, een hekgolf. Op de hekgolf van de materie is het door het elektrisch veld mogelijk om in de golf elektronen te plaatsen en mee te laten bewegen net als een golf. Het is samenwerking van internationale wetenschappers die hiervoor de LHC en de SPS gebruiken.

Super Proton Synchrotron ( SPS )

De Super Proton Synchrotron (SPS) is een onderdeel van het deeltjesprogramma van CERN in het versnellingsproces dat gebruikt wordt in onder ander de deeltjesversnellers van LHC voor het experiment CERN Neutrinos naar Gran Sasso

(CNGS) en AWAKE. De SPS gebruikt een 400 giga-elektronvolt (GeV)laserpuls met zoveel energie dat spiegels barsten wanneer ze door de puls geraakt worden. Het geraakte deeltje wordt versneld tot de snelheid van een wakefield.

CERN Neutrinos naar Gran Sasso (CNGS)

Het project CERN Neutrinos naar Gran Sasso (CNGS) is 732 kilometer lang en gaat van CERN bij Genève onder de grond naar het nationale laboratorium van Gran Sasso (Italië). Het doel is om neutrino’s te ontrafelen. Namelijk:

-de elektron-neutrino;

-het muon-neutrino;

-tau-neutrino.

Om de neutrino-straal te creëren, worden er in Cern een straal protonen van de Super Proton Synchrotron (SPS) op aan het eind van de tunnel een blok van 18 meter dik grafiet. De neutrinos gaan door de lange afstand oscilleren (trillen) en nieuwe deeltjes creëren en aan het eind van de tunnel bij Gran Sasso, detecteren de experimenten Opera en Icarus of de neutrinos getransformeerd zijn.

Het ATLAS experiment

Het Atlas experiment is een samenvoeging van twee eerdere experimenten. Atlas is 46 meter lang, 25 meter in diameter en weegt ongeveer 7.000 ton. Het is een zoektocht naar de verklaring voor de massa van de elementaire deeltjes waar het Higgsdeeltje een deel van is. Er ontbreken echter nog vragen als:

Welk deeltje zorgt voor de zwaartekracht in de massa;

Waar zijn de deeltjes die de mysterieuze donkere materie.

12 februari 2018, rapporteert de ATLAS-samenwerking de eerste precisie-meting van de massa van het Higgsdeeltje. Een van de krachten die het gedrag van materie in ons universum bepalen.

Vreemde wolken bij het testen van de deeltjesversneller

Op acht mei 2016 wordt de LHC weer opgestart nadat de bekabeling was doorgebeten door een wezel. Na het opstarten verschenen er op verschillende radars een cirkelvormige wolk in de lucht precies boven de deeltjesversneller HLC. Regenwolken waar alleen geen regen uit viel. Volgens de verklaring van CERN is vorming van de cirkelvormige wolken het een probleem van de radars. De vreemde verschijning wekt echter veel achterdocht bij mensen die ervan overtuigd zijn dat de onderzoeken veel schade en zelfs vernietiging kunnen geven van de aarde en zijn bewoners.

Bronnen en referenties

https://home.cern/about/experiments/awake

https://indico.cern.ch/event/721368/

https://home.cern/about/updates/2017/11/awake-closer-breakthrough-acceleration-technology

https://home.cern/about/accelerators/cern-neutrinos-gran-sasso

foto ‘s https://www.sciencespace.nl/het-allerkleinste/artikelen/3700/cern