Een gezamenlijk doel in CERN

Als je al zo lang werkt voor onderzoek en onderzoekers dan staat een bezoek aan deeltjesversneller CERN zeker op je bucketlist. In het vliegtuig naar Genève verwonderen wij ons over het gemak waarmee wij tegenwoordig de wereld doorkruisen. Dat heeft ook de wetenschap geholpen om elkaar vaker te treffen bij fysieke experimenten en congressen. Bij CERN werken 3000 wetenschappers op de campus en zijn in totaal 13.000 wetenschappers betrokken, die overigens een groot deel van het CERN onderzoek ‘thuis’ aan hun eigen universiteit of instituut doen. Dat is dan weer het enorme voordeel van de toenemende digitalisering en van het worldwide web (dat op CERN is uitgevonden).

 

Maar we dwalen af en dat is precies wat ze bij CERN doen: afdwalende deeltjes onderzoeken. Niet bij toeval, maar heel bewust door bijvoorbeeld twee protonen met een rotgang op elkaar te laten botsen. Hoe meer energie je in zo’n botsing stopt hoe kleiner de deeltjes die je kunt zien. Daarom is de Large Hadron Collider (LHC) een ovaal van 27 kilometer lang. Het is de grootste wetenschappelijke infrastructuur en ook de grootste machine ter wereld. Die protonen knallen uit elkaar in allerlei nieuwe deeltjes en met verschillende, soms enorme, meetapparatuur (experimenten) bekijken ze die verschillende onderdelen. Met Nederlandse bijdragen werden bijvoorbeeld de ATLAS en CMS-detectoren gebouwd. Daarmee werd het Higgs-boson in 2012 door CERN aangetoond. Een deeltje dat al in 1964 door fysici was voorspeld. Met dit elementaire deeltje werd het standaardmodel van de deeltjesfysica kloppend gemaakt. En daarmee kunnen we nu 4,7% van de bestaande materie in het heelal verklaren. Van de overige 95,3% weten we nog bijna niks. Bij CERN denken ze dus alweer aan een volgende stap: een deeltjesversneller van 100 km. Daarmee kan nog dichter naar de oorsprong van het heelal, de big bang, worden gekeken.

 

Wat opvalt bij CERN is de lange keten die nodig is om het onderzoek tot een succes te maken. Van de theoretisch fysicus die als een puzzeltovenaar zoekt en bedenkt hoe we deeltjes kunnen opsporen en aantonen, tot de bankwerker die een metalen constructie maakt om de apparatuur zo op te stellen dat het goed functioneert. Zo goed als alles is hier ‘tailor made’. En dat is een flinke uitdaging als je bedenkt dat met 22 lidstaten en onderzoekers uit 84 landen de verschillende onderdelen van CERN op vele verschillende plekken gebouwd worden en vervolgens naadloos in elkaar moeten passen en samen functioneren. Dat gaat eigenlijk altijd goed en ook nog redelijk binnen de geplande tijd. Hoe dat kan vragen wij ons af. Net als organisatiedeskundigen en procesmanagement-specialisten die CERN als best practice zien. Hier bij CERN zelf hebben ze het antwoord wel: het samen zoeken naar hetzelfde hogere doel geeft een enorme gezamenlijke drive en betrokkenheid.

Dit fundamentele onderzoek vraagt ook om planning op de lange termijn. Er wordt nu al gekeken naar bouwwerkzaamheden voor een nieuwe deeltjesversneller die na 2030 moeten aanvangen. En de experimenten die daarmee gemoeid zullen zijn, vragen om technologische oplossingen die de komende jaren nog niet beschikbaar zijn. Zo is het ook gegaan met de LHC die in 2009 operationeel werd: plannen voor de ATLAS-detector werden bijvoorbeeld al gemaakt in 1989!

 

Met het aantal Nederlandse onderzoekers (van phd-kandidaten tot hoogleraren) zit het wel goed op CERN. Het gros komt, naast Twente, van de in Nikhef verbonden universiteiten Groningen, Utrecht, Nijmegen en beide Amsterdamse universiteiten. Maar er zijn nog zoveel andere (met name hbo en mbo) banen in die keten waar te weinig Nederlanders te vinden zijn. Ook het aantal studenten en scholieren dat bij CERN bijvoorbeeld stage loopt is beperkt. Dat is een gemiste kans waar de Nederlandse vertegenwoordigers in de CERN council zich nu voor inzetten. De fysici vinden ook dat het Nederlandse natuurkunde curriculum op het vwo wel wat meer aandacht aan moderne hoge energiefysica mag besteden: een onderzoekterrein dat sinds 1905 (Einstein!) enorme sprongen heeft gemaakt, veel Nobelprijswinnaars heeft opgeleverd en ons steeds dichter bij de oorsprong van het heelal brengt. 

 

De partnerlanden in CERN (veel EU-landen maar ook landen uit andere werelddelen) besteden jaarlijks samen één miljard euro, het Nederlandse aandeel in ongeveer 40 miljoen. Daar hebben de landen zich ook voor lange tijd op vastgelegd en dat is noodzakelijk voor dit soort van fundamenteel onderzoek. Over de hele wereld zijn er maar een paar landen die zelf kunnen besluiten onderzoek van een aan CERN vergelijkbare omvang op te zetten. Nieuwste speler in dat verband is China. En daar wordt echt een eigenstandige koers uitgezet, met steeds toenemende investeringen (in toenemende mate ook in fundamenteel onderzoek): nu al méér dan alle EU-landen samen en hoogstwaarschijnlijk binnen een paar jaar meer dan de VS. En de wetenschappers zeggen gekscherend maar met serieuze ondertoon: “the US innovates, China imitates and the EU hesitates”.  

Het thuisfront vraagt bezorgd of er geen radioactieve straling is waar we aan worden blootgesteld. Aan den lijve ondervinden we de extreme veiligheidsmaatregelen. Op alle terreinen neemt CERN de strengste maatregelen van de deelnemende landen over. En als de apparatuur in bedrijf is voor botsingen, mag er niemand de LHC-tunnels in. In de periode december tot maart is er een ‘shut down’, er worden geen deeltjes versneld en daarom mogen we met de lift 100 meter onder de grond de Large Hadron Collider van nabijheid zien. In de huls koelt vloeibaar helium tot -272 Celsius de buizen af zodat er een supergeleider ontstaat waarin de deeltjes amper tot geen weerstand hebben. Even later gaat een gele zware metalen deur open en staan we oog in oog met Atlas. Vol ontzag kijken we naar het grootste experiment van CERN. Atlas is zo groot als het Paleis op de Dam.

 

Net als bij de geneeskunde is de verwachting dat over pakweg 50 jaar de mens met verwondering zal terugkijken naar 2018 en zich zal verbazen over de relatief brute en invasieve wijze waarop we nu bijvoorbeeld opereren en bestralen en de grootschaligheid waarmee we onderzoek doen. CERN helpt om ook daarvoor op termijn oplossingen te vinden. Grote impact van het werk bleek al uit het worldwide web. CERN heeft als uitgangspunt dat alle resultaten ook vrijelijk beschikbaar moeten zijn en vraagt geen patenten aan. De principes van open science worden hier al lang beleden.

Om stappen te zetten richting die vooruitgang en verfijning zijn vrije geesten, (internationale) samenwerking, vertrouwen, open science en grensverleggend door nieuwsgierigheid gedreven onderzoek nodig. En laat dat nou net zijn wat allemaal samenkomt binnen CERN.