Advertentie
interview

'Een fysicus wil de realiteit elegant verklaren'

©Dries Luyten

De Belg Hans Van Haevermaet is vanaf september in het Zwitserse toplab CERN verantwoordelijk voor een opwindend fysica-experiment. Met een metershoge en loodzware ‘supercamera’ schiet hij er plaatjes van minuscule deeltjes die iets vertellen over het heelal en het bestaan.

‘Dat weten we niet.’ Op de campus aan de Antwerpse Groenenborgerlaan moet Hans Van Haevermaet (31) regelmatig toegeven dat ook de fysica geen antwoord heeft op onze vragen. De onderzoeker in de elementaire deeltjesfysica goochelt tijdens ons gesprek met termen als muonen, kernkracht, resonantie en meer van dat fraais.

Vorige week was spannend voor Van Haevermaet. De Large Hadron Collider (LHC) ontwaakte uit zijn winterslaap. In de 27 kilometer lange ringvormige buis annex deeltjesversneller van het Zwitserse toplab CERN in Genève worden dagelijks minuscule deeltjes tegen bijna de lichtsnelheid op elkaar afgevuurd. ‘We hopen dat die botsingen bij extreme energie ons iets meer leren.’

De kilometerslange ring leverde de Belg François Englert in 2013 de Nobelprijs voor de Natuurkunde op. Englerts theorie over het bestaan van een godsdeeltje (het higgsdeeltje) dat alle andere deeltjes massa geeft, werd bevestigd nadat de CMS-detector aan de LHC-buis het deeltje tijdens zo’n botsing had waargenomen. De CMS-detector is 15 meter breed, 21 meter lang en 14.000 ton zwaar. Over dat monster krijgt Van Haevermaet vanaf september mee de leiding. Hij zal 70 à 80 onderzoekers aansturen.

Hoe werkt zo’n gigantische CMSdetector?
Hans Van Haevermaet: ‘Alles is zo ontworpen dat de afgevuurde protonen, kleine deeltjes in de kern van een atoom, in de deeltjesversneller tegen bijna de lichtsnelheid op elkaar botsen. Magneten en andere apparatuur doen de protonen van hun koers afbuigen en tegen elkaar botsen. Op dat punt staat de CMS-detector, die nog het best te vergelijken valt met een supercamera. Hij bestaat uit verschillende laagjes die elk een andere eigenschap van de deeltjes na de botsing observeren.’

Ik hoop dat we een onbekend deeltje vinden dat niet bij de bekende theorie past. Dat zou de deeltjesfysica nieuw leven inblazen.

Welke eigenschappen observeren de verschillende laagjes?
Van Haevermaet: ‘Een onderdeel reconstrueert welk spoor elk wegvliegend deeltje aflegt. Je krijgt echt een 3D-beeld. Andere delen van de detector meten de energie van een deeltje. En er zijn ook elementen die speuren naar deeltjes die ontsnappen aan de eerste detectielaagjes. Sommige deeltjes kan je alleen meteen na de botsing zien. Daarna worden ze geabsorbeerd. Andere deeltjes kan je pas op het einde vatten. Je moet een zo volledig mogelijk beeld krijgen.’

©Dries Luyten

Waarom?
Van Haevermaet: ‘Een van de hoofddoelen is simpelweg zo veel mogelijk gegevens verzamelen om te kijken of het standaardmodel overeind blijft. We hebben een theorie opgebouwd over de materie en de deeltjes en krachten die daar aan de basis van liggen, zoals onder meer het higgsdeeltje. Die theorie willen we testen.’

‘In mijn eigen onderzoek kijk ik naar de sterke kernkracht. Die beschrijft hoe de minuscule deeltjes in de kern van een atoom bijeen blijven. In principe bestaat elke proton uit drie quarks. Maar bij extremere energie, zoals in de deeltjesversneller, geldt die theorie niet meer. Veel elementen van onze theorieën zijn nog maar benaderingen en hebben vrije parameters.’

Dus de detector probeert iets te zoeken dat afwijkt?
Van Haevermaet: ‘Van die miljoenen op elkaar afgeschoten kleine deeltjes zijn er heel veel dingen die we al kennen en kunnen verklaren. Die filteren we weg. Uiteindelijk slaan we alle beelden op en gaan we met de statistiek op zoek naar patronen. Voor het fameuze higgsdeeltje hebben we miljarden botsingen onderzocht, op zoek naar een bepaalde afwijking of een opmerkelijke verdeling die wijst op een niet-gekende vaste massa. Dat speurwerk is grotendeels een zaak van programmeren. Daarvoor moet ik niet naar het CERN, dat kan ik hier ook.’

  • Behaalde zijn bachelor en master fysica aan de Universiteit Antwerpen.
  • Rondde in 2013 zijn doctoraat in de elementaire deeltjesfysica aan de Universiteit Antwerpen af.
  • Werkt nu aan een FWO-postdoc.
  • Werkt sinds 2007 met de CMS-detector in Genève. Gaat daar nu een onderzoeksgroep leiden.

Het higgsdeeltje is gevonden. Is het standaardmodel dan niet bewezen? Of zijn er nog vragen?
Van Haevermaet: ‘We staan voor spannende en interessante tijden, denk ik. Toen de deeltjesversneller in 2010 opstartte, wisten we wat we moesten doen. Englert had vier decennia eerder het higgsdeeltje beschreven. We wisten waar we het moesten zoeken en met welke methodes.’

‘Nu is het helemaal anders. De deeltjesversneller heeft veel meer vuurkracht gekregen. In het LHC vind je omstandigheden die te vergelijken zijn met de energetische brij vlak na de Big Bang. Het hoofddoel is nu zo veel mogelijk data te verzamelen en te kijken of het standaardmodel klopt. Of dat er compleet nieuwe deeltjes bestaan die het al dan niet verwerpen.’

Zijn er al resultaten?
Van Haevermaet: ‘In december was er wat gedoe over een mogelijke resonantie die twee detectoren onafhankelijk van elkaar hadden gezien. Dat was een mogelijke indicatie van iets nieuws.’

Iets nieuws? Wat dan?
Van Haevermaet: ‘Dat weten we niet. Maar er waren in enkele weken honderd papers met alternatieve theorieën. Het toont aan hoe onwetend we zijn.’

©Dries Luyten

Gaan we over pakweg vijf jaar meer weten? Waar wilt u dan als deeltjesfysicus staan?
Van Haevermaet: ‘Het zou interessant zijn als we een onbekend deeltje vinden dat niet in de bekende theorie past. Op die manier blaas je de deeltjesfysica weer nieuw leven in. Als alles gewoon blijkt te zijn zoals we twintig jaar geleden theoretisch voorspelden, dan is dat vanuit puur wetenschappelijk oogpunt saai. Stel dat we die benaderingen van de theorie moeten bijsturen, is dat wel interessant.’

Nogal bizar dat u moet hopen op een afwijking om uw vakgebied in leven te houden.
Van Haevermaet: ‘We zijn altijd op zoek naar iets dat anders is. We weten niet tot in de details hoe een protonenbotsing gebeurt. Er zijn benaderingen en berekeningen, we nemen wat elementen bij elkaar. Sommige hebben een theoretische basis, andere zijn vrij manipuleerbaar, afhankelijk van de data. Het zou elegant zijn als we dat proces met een simpele formule kunnen verklaren.’

Fysica en elegantie. Een opmerkelijke link.
Van Haevermaet: ‘Het is een associatie die weinigen leggen. Hoe mooi is het niet dat je het elektromagnetisme, dat in veel bedrijven en industrieën in de dagelijkse praktijk terugkeert, kan vatten in vier vergelijkingen, op een half blad papier?’

Bent u met die droom in de fysica gestapt, om alles mooi en simpel te verklaren?
Van Haevermaet: ‘Het mooie aan deeltjesfysica is dat je met een kleine set aan deeltjes alles rondom je kan beschrijven. Als je dat ook nog eens in een mooie set formules kan gieten, dan is dat zeer interessant. Je hebt mensen die klagen dat je zo de mystiek van het leven wegneemt. Dat vind ik niet, want je snapt net dat je met heel weinig heel veel kan beschrijven. Mensen zien het enkel als formules en berekeningen, maar ik zie het ook als iets filosofisch.’

Lees verder

Advertentie
Advertentie
Advertentie
Advertentie

Gesponsorde inhoud

Gesponsorde inhoud