Onderzoek naar het bestaan en de eigenschappen van elementaire deeltjes vindt plaats in grote deeltjesversnellers. Hoe zien die eruit? Hoe bepaal je de deeltjes die ontstaan bij een botsing?
Figuur 21
5 Versnellen en detecteren Principe van een deeltjesversneller Stel dat je een spaarvarken wilt kapotslaan om erachter te komen wat erin zit. Naarmate de buitenkant harder is, kost dat meer energie. Een grotere energie krijg je door een zwaardere hamer te nemen of door de hamer met een grotere snelheid te laten neerkomen. Dit principe geldt ook bij het onderzoek naar deeltjes van atomaire afmetingen. Als ‘hamer’ dient een deeltje dat met grote snelheid op het te bestuderen deeltje botst. Die deeltjes krijgen een grote snelheid in deeltjesversnellers waarvan er wereldwijd inmiddels zo’n 30.000 in werking zijn. In een deeltjesversneller worden geladen deeltjes gebruikt. Deze kun je versnellen met elektrische velden en afbuigen met magnetische velden. Een deeltjesversneller bestaat uit twee gedeelten: ▪ één of meerdere ionenbronnen waarin de geladen deeltjes worden vrijgemaakt; ▪ een versneller die de deeltjes de gewenste snelheid geeft en ze in een bepaalde baan houdt.
Vrijmaken van deeltjes voor botsingsproeven In versnellers wordt vaak gebruik gemaakt van protonen en elektronen. Protonen hebben als voordeel dat ze zwaar zijn en dat daardoor voor dezelfde hoeveelheid energie een kleinere snelheid nodig is. Protonen bestaan echter uit quarks. Bij een botsing met een ander deeltje is het aantal mogelijke reacties daardoor veel groter. Elektronen bestaan niet uit kleinere deeltjes en hebben dit nadeel dus niet.
Kern- en deeltjesprocessen
37
