Persbericht Nikhef - Nationaal instituut voor subatomaire fysica
Amsterdam, 16 april 2007
---
*Deeltjesversneller voor het eerst kouder dan heelal*

Het eerste deel van de Large Hadron Collider (LHC), de
deeltjesversneller in aanbouw op CERN, Genève, heeft een temperatuur
bereikt van 1,9 Kelvin (-271,1 graden Celsius). Dat is kouder dan heel
diep in het heelal. Hoewel de eerste afgekoelde sector slechts een
achtste deel vormt van de hele LHC ring van 27 kilometer lengte, is het
toch al de grootste supergeleidende installatie ter wereld. De gehele
ring moet uiteindelijk afgekoeld worden tot deze temperatuur, zodat de
supergeleidende magneten, die de protonen in hun baan houden, in hun
supergeleidende toestand blijven. Supergeleiding heeft als voordeel dat
de elektrische stroom weinig weerstand ondervindt in de magneet,
waardoor er een intens en sterk magneetveld wordt opgewekt door relatief
kleine magneten, en er weinig energie verloren gaat. Het is geen
gemakkelijke taak om twee protonbundels in hun baan te houden terwijl
deze met bijna de lichtsnelheid rondjes draaien, en de protonen te
focusseren in de botsingspunten. In totaal zijn 1650 supergeleidende
magneten nodig, wat een enorme technische uitdaging vormt. "Dit is de
eerste grote technische validatie van een echt onderdeel van de LHC op
ware grootte, waar mensen al meer dan tien jaar aan ontwerpen en
bouwen." legt Frank Linde, directeur van het Nikhef uit. Het Nationaal
instituut voor subatomaire fysica Nikhef coordineert de Nederlandse
deelname aan de LHC versneller en detectoren.

Het afkoelingsproces bestaat uit drie delen, waartussen diverse tests en
controles plaatsvinden. Gedurende de eerste fase vindt afkoeling plaats
tot 80 Kelvin (-193 graden Celsius), net boven het kookpunt van
stikstof. Bij deze temperatuur heeft 90% van de uiteindelijke inkrimping
van het materiaal plaatsgevonden, 3 millimeter per meter
staalconstructie. Iedere staalconstructie is 3,3 kilometer lang, dus de
totale krimp komt op 9,9 meter! Op speciale plaatsen zijn dan ook
constructies ter compensatie van de krimp bedacht, zoals expansiebalgen
voor pijpelementen, en loshangende kabels. De tests moeten ervoor zorgen
dat er geen hardware breekt tijdens het afkoelen.
Vervolgens gaat de temperatuur omlaag naar 4,5 Kelvin (-268,5 graden
Celsius) met behulp van enorme koelkasten. Elke sector van de LHC ring
heeft zijn eigen koelkast. Iedere magneet is gevuld met vloeibare
helium, de koelvloeistof voor de LHC, gekozen omdat het als enige
vloeibaar is bij deze temperatuur.
Uiteindelijk helpt een geavanceerd pompsysteem om de druk omlaag te
brengen en de magneten tot 1,9 Kelvin af te koelen. Om de druk op 15
millibar te krijgen gebruikt het systeem zowel hydrodynamische
centrifugaalcompressor bij lage temperatuur als een schroefcompressor
die bij kamertemperatuur werkt. De temperatuur van 1,9 Kelvin zorgt
ervoor dat de supergeleidende materialen efficiënter werken en bevordert
de koelcapaciteit van het helium. Bij deze temperatuur wordt helium
namelijk een supervloeistof, waardoor de viscositeit bijna afwezig is en
de warmte-overdrachtscapaciteit groter is.

Het gehele proces van kamertemperatuur naar 1,9 Kelvin neemt ongeveer
vier weken in beslag. De condities zijn nu goed om de prestaties van
alle magneten in deze sector van de LHC te testen. Deze eerste echte
test is nodig voor een perfect functioneren later dit jaar, als in
november de LHC aan gaat. Jos Engelen, wetenschappelijk directeur van
CERN, zet het bereiken van deze mijlpaal in perspectief: " Dit is een
indrukwekkende technologische prestatie - 4700 ton 'koude massa' op 1,9
Kelvin houden onder stabiele condities! Van de fundamentele ontdekkingen
van Kamerlingh Onnes komen we nu bij hele grootschalige toepassingen in
minder dan een eeuw tijd."
---
*Illustraties*
(zie http://www.nikhef.nl/rotate2/LHC-koud.html )
Figuur 1. De magneten wachten om getest te kunnen worden, buiten liggend
wegens ruimtegebrek. Hoewel ze per stuk evenveel waard zijn als een
sjieke auto, zijn ze te zwaar en groot om te stelen. Foto: Nikhef.
Figuur 2. Test van een van de magneten voordat deze in de tunnel
geinstalleerd werd. Foto: Nikhef
---
*Achtergrondinformatie*

Het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef) is een
samenwerkingsverband tussen de stichting FOM, en vier universiteiten: de
VU, UvA, UU en RU. Nikhef coordineert de Nederlandse
onderzoeksactiviteiten op het gebied van de (astro)deeltjesfysica en is
gelegen op het Science Park Amsterdam. Voor meer informatie zie
www.nikhef.nl.

CERN is als deeltjesfysica laboratorium wereldleider. Het hoofdkwartier
bevindt zich in Geneve. Op dit moment zijn de lidstaten Oostenrijk,
Belgie, Bulgarije, de Tsjechische Republiek, Denemarken, Finland,
Frankrijk, Duitsland, Griekenland, Hongarije, Italie, Nederland,
Noorwegen, Polen, Portugal, Slowakije, Spanje, Zweden, Zwitserland en
het Verenigd Koninkrijk. India, Israel, Japan, de Russische Federatie,
de Verenigde Staten, Turkije, de Europese Commissie en UNESCO hebben een
Observer status. Voor meer informatie zie www.cern.ch. Voor specifieke
informatie over de LHC versneller zie http://lhc.web.cern.ch/lhc/.