|
Magnetische hoorn
2003_april
Magnetische hoorn
Op 26 januari 1983, op de winterbijeenkomst van de American Physical Society, maakte Carlo Rubbia bekend dat in de CERN-deeltjesversneller in Genève het W-deeltje was opgedoken. Sinds de jaren zestig was reikhalzend naar deze drager van de zwakke wisselwerking uitgezien. Dat het zo lang had geduurd lag aan de deeltjesversnellers: pas begin jaren tachtig waren die krachtig genoeg. Het jaar daarop ontving Rubbia samen met Simon van der Meer de Nobelprijs voor de Natuurkunde. Zweden was er als de kippen bij.
Welke bijdrage leverde Van der Meer? W-deeltjes ontstaan wanneer protonen en anti-protonen met voldoende hoge energie frontaal op elkaar botsen. Op iedere miljard botsingen, zo wezen berekeningen uit, zijn er zes waarin een W-deeltje opduikt. Dat is niet veel. Van der Meer –‘Our best accellerator man’, zei Rubbia in New York – zag zich als technisch fysicus voor de taak gesteld de bundels protonen en antiprotonen zo te concentreren dat de Geneefse detector in een tijdsbestek van enkele jaren toch voldoende W-events zou opmerken.
De list die de Delftse ingenieur verzon was briljant èn simpel: ‘stochastische koeling’. Die werkt als volgt. Deeltjes die in de ondergrondse versnellerring (omtrek: 6 kilometer) te snel of te traag rondjes draaien worden ‘betrapt’, waarna in ijltempo overdwars een signaal naar de overzijde van de ring wordt gestuurd.
Door de kortere weg (diameter versus halve omtrek) arriveert dat signaal juist op tijd om de buitenbeentjes met een corrigerend stootje weer in het gareel te dwingen. Gevolg: een gefocusseerde bundel en dus meer kans op botsingen.
Van niet minder belang voor de vondst van het W-deeltje was de hier getoonde magnetische hoorn, een idee van Van der Meer uit 1978. Het instrument bundelt de antiprotonen die uit een wolfraamdraadje treden dat door protonen wordt gebombardeerd. De hoorn, gemaakt van dun aluminium, bezit een trechtervorm die in combinatie met een sterk magnetisch veld tot de gewenste focussering leidt. Vanuit de hoorn verzamelen de anti-protonen zich eerst in een speciale ring, de Accumulator, waar ze stochastische koeling ondergaan. Vervolgens wordt de geconcentreerde bundel naar de grote ring gestuurd, die de anti-protonen tot zeer hoge energie opzwiept. Daar eindigt hun leven in een frontale botsing met een al even energierijk proton.
Museum Boerhaave kreeg zijn magnetische hoorn in 1989 cadeau van CERN, na bemiddeling van Van der Meer. Het gaat om een reserve-exemplaar: een gebruikte hoorn is te zeer radio-actief als gevolg van het aanhoudende bombardement van anti-protonen.
(1999, Dirk van Delft, NRC Handelsblad)
|
