Wordt Japan het gastland van de volgende grote deeltjesversneller, die aan de lopende band higgsdeeltjes moet gaan produceren? Dat is nog steeds een optie, maar het betrokken ministerie geeft aan de knoop op dit moment niet te kunnen doorhakken.

Vandaag zou Japan meer duidelijkheid geven met betrekking tot de International Linear Collider (ILC), zo hoopte de natuurkundige gemeenschap. Het land is namelijk de enige overgebleven kandidaat voor de locatie van deze deeltjesversneller met een lengte van 20 kilometer, waarmee het in 2012 ontdekte higgsdeeltje in detail is te bestuderen. Het Japanse ministerie van onderwijs, cultuur, sport en wetenschap heeft echter aangegeven nog steeds niet klaar te zijn om de knoop door te hakken, zo bleek op een bijeenkomst van het International Committee for Future Accelerators (ICFA).
 

Kortere versneller

De ILC moet geen ronde versneller worden zoals de LHC, maar een kaarsrechte. Aanvankelijk zou die een lengte van ruim 30 kilometer krijgen en hing er een prijskaartje aan van 8 miljard euro. Met name om het al eerder twijfelende Japan over de streep te trekken – dat als gastland een groot deel van de kosten op zich zou nemen – paste het ICFA dat plan in november 2017 aan tot een versneller van circa 20 kilometer lang die 2 miljard euro minder zou kosten.

Nadeel van zo’n kortere versneller is dat de maximale energie waarmee de deeltjes op elkaar botsen lager is. Bij de ILC van 30 kilometer was dat 500 gigaelektronvolt (GeV), bij de kortere variant 250 GeV. Dat is echter genoeg om in grote aanvallen het higgsdeeltje te produceren, dat een massa heeft van 125 GeV (deeltjesfysici drukken massa's van deeltjes doorgaans uit in elektronvolt). Daarmee kan de teruggeschaalde versie van de ILC zijn belangrijkste taak, als ‘higgsfabriek’, prima vervullen.

Later is de versneller dan alsnog uit te breiden tot een machine met een langere tunnel en een hogere maximumenergie. Deze versie van de ILC zou dan ook het zwaarste bekende elementaire deeltje kunnen produceren, de topquark, samen met diens antideeltje (beide 172 GeV). Aangezien uit die twee deeltjes vervolgens weer een higgsdeeltje kan ontstaan, is ook dat proces van belang voor het onderzoek naar de precieze eigenschappen van het higgsdeeltje.
 

Getouwtrek

In december 2018 leek ook de goedkopere ILC echter een flinke knauw te krijgen. De Wetenschappelijke Raad van Japan bekeek het voorstel en adviseerde de Japanse regering, met name vanwege de kosten en de omvang van het project, zich terughoudend op te stellen.

Deeltjesfysicus Tristan du Pree van onderzoeksinstituut Nikhef nuanceert echter het gewicht van dat advies. ’De Wetenschappelijke Raad neemt uiteindelijk de beslissing niet; dat is de Japanse politiek. En de liberale partij van premier Shinzo Abe is al jaren positief over de ILC. Het gaat dan niet alleen over het higgsonderzoek, maar ook over het aantrekken van technologieën en buitenlandse onderzoekers, het hebben van een prestigieus internationaal onderzoekscentrum, het creëren van werkgelegenheid in het relatief arme noorden, het nieuw leven blazen in de Fukushima-regio…’

Een heikel punt in het hele verhaal, dat ook al werd aangestipt door de Wetenschappelijke Raad, is dat Japan graag op voorhand wil weten in hoeverre met name de VS en Europa bereid zijn om mee te betalen. ‘Op dat punt wordt de bal nu een beetje heen en weer gespeeld’, zegt Du Pree. ‘De VS en Europa willen dat Japan een beslissing neemt, terwijl Japan eerst een concrete financiële toezegging van het Westen wil.’

Met de mededeling van het Japanse ministerie is die impasse nog niet doorbroken. Het getouwtrek tussen Oost en West over hoe de rekening precies wordt verdeeld en wie er het eerst duidelijkheid geeft, zal dus nog even doorgaan.
 

Niet het einde

Wat het uitstel extra vervelend maakt, is dat de keuze van Japan ook gevolgen heeft voor de Europese plannen op deeltjesversnellergebied. Als Japan de ILC niet bouwt, moet Europa gaan beslissen of het zelf een rechte higgsfabriek wil gaan bouwen. Daar ligt ook een plan voor, de Compact Linear Collider (CLIC). Die versneller is echter gebaseerd op meer geavanceerde technologie dan de ILC, waardoor hij minder snel is te bouwen.

Een ander Europees plan, waarover meer te lezen is in het maartnummer van De Ingenieur, is de Future Circular Collider (FCC). Dit moet een ronde versneller worden met een omtrek van 100 kilometer bij het deeltjesinstituut CERN in Genève. Die zou vanaf 2038 circa vijftien jaar lang als higgsfabriek kunnen fungeren, waarna hij overschakelt op protonenbotsingen bij veel hogere energieën. Voordeel van de FCC is dat een ronde versneller veel meer higgsdeeltjes kan produceren dan een rechte. Als Europa straks inzet op de CLIC, is het echter maar de vraag of er ook voldoende middelen beschikbaar zullen zijn voor de FCC.

'We hoopten op een toezegging van Japan, zodat de rest van de wereld door kan gaan met het maken van plannen', zei Geoff Taylor, voorzitter van de ICFA, op de bijeenkomst. 'Maar ja: bij projecten van deze schaal gaat het nooit snel. Dit is hoe dan ook niet het einde van het verhaal.'