Wat is een deeltjesversneller?
Een deeltjesversneller, ook bekend als een atom-smasher of een deeltjesbotser, is een apparaat dat subatomaire deeltjes tot hoge snelheden versnelt en ze in kleine, consistente stralen houdt. Deeltjesversnellers hebben veel toepassingen in algemeen gebruik en in experimenteel en theoretisch natuurkundig onderzoek. De Large Hadron Collider, de grootste deeltjesversneller die er bestond ten tijde van zijn constructie, werd ontworpen om deeltjes in botsing te brengen in de hoop ze uit elkaar te halen en het theoretische Higgs-Boson-deeltje te ontdekken. Veel kleinere versnellers zijn aanwezig in de vorm van kathodestraalbuizen in eenvoudige televisietoestellen.
Kathodestraalbuizen en röntgengeneratoren, beide door veel mensen dagelijks gebruikt, zijn beide voorbeelden van deeltjesversnellers met lage energie. Een kathodestraalbuistelevisie heeft een vacuümbuis die een of meer elektronenkanonnen bevat en de middelen om de elektronenstraal af te buigen. De straal wordt indien nodig afgebogen op een fluorescerend scherm, waaruit beelden worden uitgezonden. Röntgengeneratoren versnellen en botsen grote hoeveelheden röntgenstralen met een zwaar metalen doel; alles tussen de generator en het metaal zal het patroon van röntgenstralen op het metaal vergroten. Medische professionals gebruiken dit om problemen in het menselijk lichaam te diagnosticeren.
Deeltjesversnellers met een hoger vermogen, zoals die welke in staat zijn nucleaire reacties te veroorzaken, worden over het algemeen gebruikt voor wetenschappelijke doeleinden. Een deeltjesversneller die wordt gebruikt voor fysica-experimenten versnelt gewoonlijk stromen van subatomaire deeltjes in tegengestelde richtingen met snelheden nabij de snelheid van het licht. Ze manipuleren en botsen vervolgens deze balken; de deeltjes waaruit de stralen bestaan slaan tegen elkaar en breken uit elkaar. Natuurkundigen gebruiken speciale detectoren om de afgebroken deeltjes te analyseren, op zoek naar nog kleinere deeltjes. Elk nieuw deeltje ontdekt door natuurkundigen biedt een wereld van inzicht over de aard en samenstelling van alle materie.
Veel experimentele deeltjesbotsers, met name de Large Hadron Collider, hebben bij sommige natuurkundigen tot bezorgdheid geleid over het risico van dergelijke apparaten, niet alleen voor de betrokken wetenschappers, maar voor de aarde als geheel. Sommige wiskundige theorieën tonen de mogelijkheid aan dat een krachtige deeltjesversneller de vorming van miniatuur zwarte gaten zou kunnen veroorzaken. De meeste natuurkundigen zijn het er echter over eens dat deze microzwarte gaten, indien geproduceerd, weinig of geen bedreiging zouden vormen, omdat ze ofwel verdwijnen in onschadelijke Hawking-straling of te langzaam groeien om een redelijk gevaar te vormen.
Een deeltjesversneller lijkt voor sommigen misschien een ietwat primitief hulpmiddel, dat doet denken aan grotbewoners die stenen op elkaar bashen om erachter te komen wat er in zit. De wetenschappelijke kennis die met dergelijke apparaten is opgedaan, is echter enorm en zal waarschijnlijk blijven bestaan naarmate deeltjesversnellers steeds krachtiger worden. Het elektron werd bijvoorbeeld ontdekt door het gebruik van een kathodestraalbuis. Sommigen theoretiseren dat het Higgs-Boson-deeltje, indien ontdekt, de sleutel zou kunnen zijn tot een veel groter begrip van de fysieke wereld als geheel.