Tristan du Pree zoekt bij het Cern naar nieuwe deeltjes: ‘Het voelt nog steeds alsof ik in het stadion van m’n favoriete voetbalclub mag spelen’

Sinds de vondst van het higgsdeeltje in 2012 is het angstvallig stil bij het Cern in Genève, waar de grootste deeltjesversneller ligt. Maar Tristan du Pree, hoogleraar hogere energiefysica blijft optimistisch. ‘Elke ochtend sta ik op met het gevoel dat we nu misschien wél een nieuw deeltje zullen ontdekken.’

Het is een koude ochtend in februari als Tristan du Pree, onderzoeker deeltjesfysica van het Nationaal Instituut voor Subatomaire Fysica, een rondleiding geeft op het terrein van het Cern. Die naam is de afkorting van Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, de Europese Raad voor Kernonderzoek in goed Nederlands.

Het gebied, met op meer dan 100 meter onder de grond een deeltjesversneller van 27 kilometer lang, ligt op een steenworp afstand van de Zwitserse stad Genève en biedt prachtig uitzicht op de besneeuwde bergtoppen van de Jura en iets verderop de Alpenreus Mont Blanc.

Op weg naar Gebouw 180 wijst Du Pree, die sinds kort ook hoogleraar is aan de Universiteit Twente, naar een hok dat vol hangt met computermuizen. “Typisch het werk van een nerdy natuurkundige,” zegt hij met een glimlach.

Hier op het terrein van het Cern werd op 4 juli 2012 een van de belangrijkste ontdekkingen in de moderne natuurkunde gedaan, toen duidelijk werd dat het higgsdeeltje bestond. Dat deeltje was het tot dan toe laatste ontbrekende puzzelstukje van het standaardmodel, de theorie die alle elementaire deeltjes en hun onderlinge krachten beschrijft.

Vanwege die ontdekking in 2012 moesten de fysicatekstboeken worden herschreven en de verwachting was dat er snel nieuwe ontdekkingen zouden volgen. Het bleef echter stil in Geneve, althans: zo leek het.

Du Pree is het in elk geval niet eens met de stelling dat er na de vondst van het higgsdeeltje eigenlijk weinig is gebeurd. “Na 2012 is er juist heel veel gebeurd,” zegt hij. “We zijn botsingen blijven uitvoeren en hebben veel nieuwe data verkregen. En er werden ook dingen ontdekt, maar dat was meer voor de fijnproevers. Geen zaken die de kranten haalden.”

Wat houdt dat concreet in?

“Uiteindelijk willen we tien keer zoveel data vergaren om alle eigenschappen van het higgsdeeltje te bestuderen. Zo kunnen we zien of het voldoet aan de voorspellingen die Peter Higgs vijftig jaar geleden heeft gedaan.”

In Gebouw 180, het magneetlaboratorium, wordt volgens Du Pree gebouwd ‘aan de toekomst van het Cern’. “The Large Hadron Collider heeft tien jaar gedraaid en nu hebben we magneten nodig die ervoor zullen zorgen dat we tien keer meer data kunnen vergaren dan voorheen. Die magneten worden hier ontwikkeld, met nieuwe materialen om grotere veldsterktes te bereiken.”

De rode draad bij u en uw collega’s is bijna altijd: meer, sneller en met nog meer kracht.

“Hier wordt een nieuwe versneller gebouwd met supergeleidende magneten, daardoor krijgen we heel veel data, waarmee we het higgsdeeltje heel precies kunnen meten. Wellicht zien we of hij op nieuwe deeltjes reageert, zoals donkere materie. Het mooie aan mijn vak is dat een ontdekking altijd om de hoek kan liggen. Zomaar kan een volgende set data afwijken van de voorspelling en dat kan leiden tot iets moois.”

Waarom wilt u dit allemaal weten?

“De theorie is eigenlijk heel simpel en de formule kun je in een regel opschrijven. Kort gezegd komt het erop neer dat hij massa geeft aan alle deeltjes. Misschien koppelt het higgsdeeltje wel aan nieuwe deeltjes zoals donkere materie. Donkere materie heeft massa; het higgsdeeltje geeft massa. Misschien is het deeltje verantwoordelijk voor de massa van de donkere materie of komen we meer te weten over neutrino’s. Het zou echt geweldig zijn als het higgsdeeltje reageert met onzichtbare deeltjes, bijvoorbeeld donkere materie of neutrino’s.”

Waarom?

“Het is pure nieuwsgierigheid. Uiteindelijk hopen we echt wat te leren over de evolutie van het heelal en waarom er bijvoorbeeld meer materie is dan antimaterie. En voor iedereen lijkt het me leuk om te weten waarom we bestaan en hoe het heelal is geëvolueerd.”

Op de middelbare school las u The First Three Minutes van Steven Weinberg en besloot u natuurkunde te gaan doen. Twintig jaar later loopt u als professor rond op grond die voor elke natuurkundige heilig is.

“In het boek las ik over het ontstaan van het heelal en welke rol de deeltjes daarin speelden. Dat vond ik geweldig en nu onderzoek ik hoe het heelal geëvolueerd is en wat de deeltjes zijn. Als ik hier op het Cern werk, voelt het toch nog steeds alsof ik in het stadion mag spelen van m’n favoriete voetbalclub. Elke ochtend sta ik op met het gevoel dat we het nu misschien wél zullen ontdekken. Het moet om de hoek zijn, maar waar? Dat is de grote vraag.”

U doet hier louter fundamenteel onderzoek, maar hier op het Cern is bijvoorbeeld ook het world wide web ontstaan.

“Heel veel mensen kunnen zich weinig voorstellen wat fundamentele wetenschap is en gaan moeilijk kijken als je zegt dat je onderzoek doet in de fundamentele natuurkunde. Maar dankzij het onderzoek op het Cern zijn er heel veel toepassingen ontstaan die niet meer weg te denken zijn uit de moderne samenleving.”

“In 1989 stuurde de Britse onderzoeker Tim Berners-Lee zijn baas hier het idee voor het World Wide Web. De rest is zoals je weet geschiedenis. Maar het Cern is behalve voor de informatietechnologie, ook belangrijk geweest voor de medische wereld. Talloze toepassingen zijn hier ontstaan. Toch zijn onze studenten naar mijn idee wel de allerbelangrijkste spin-off. Ze genieten hier een degelijke opleiding en gaan meestal niet verder in de natuurkunde, maar in de datascience en spelen op die manier een essentiële rol in de maatschappij.”

Wat is uw wens?

“Ik droom ervan een nieuw deeltje te ontdekken. Ik hoop dat het higgsdeeltje reageert met donkere materie en dat het een nog grotere rol speelt in het ontstaan van het universum dan dat we tot nu toe dachten.”