ENGINEERINGNET.BE - De grootste deeltjesversneller in de wereld is de Large Hadron Collider (LHC) van CERN, waarin protonen op elkaar botsen, zodat detectoren de vrijgekomen deeltjes kunnen meten.
Jory Sonneveld, assistent professor bij de Universiteit van Amsterdam en werkzaam bij het Nationale Instituut voor Subatomaire Fysica (Nikhef), werkt aan het verbeteren van een van de detectoren van de LHC, de ALICE detector.
Ze richt zich op het deel dat het dichtst bij de protonenstraal zit. ‘Dat is het punt waar wij heel precies de locatie willen meten van een deeltje dat door de detector heen gaat.'
Deze metingen worden uitgevoerd met vele sensoren van het materiaal silicium. Dankzij technologische vooruitgang zijn deze sensoren in de afgelopen jaren steeds sneller en nauwkeuriger geworden.
Bij ALICE zijn de sensoren bovendien zeer dun, omdat de elektronica direct in de sensor is geïntegreerd. Dit zorgt voor een goede resolutie van ongeveer vijf micrometer.
Een nadeel is echter dat deze dunne sensoren minder goed tegen de straling kunnen die vrijkomt bij de protonenstraal. Sonneveld: ‘We willen de sensoren verbeteren, zodat ze beter bestand zijn tegen straling, en nog sneller metingen kunnen doen.’
Het verbeteren van de sensoren gebeurt bijvoorbeeld door de elektronica te herontwerpen. De geoptimaliseerde sensoren gaan daarna de hele wereld over om getest te worden.
Sonneveld: ‘Regelmatig reist iemand van ons team naar CERN om de sensor in een teststraal te meten. Dat is spannend, want je hebt meestal één week om te testen en wilt geen tijd verliezen. Je hoopt dat alles snel goed werkt.’
De dunne sensoren blijken beter bestand tegen straling dan gedacht en hebben nog een voordeel: ze zijn buigbaar. Momenteel bestaat de detector uit allemaal kleine sensoren met elk een eigen kabel.
Buigbare sensoren kunnen rondom de protonenstraal gebogen worden, waardoor veel langere sensoren mogelijk zijn. Dit bespaart veel materiaal, en is daarom de volgende geplande upgrade voor ALICE.
Sonneveld: ‘Het lijkt nu allemaal goed te werken. We zijn er nog niet, maar het gaat de goede kant op.’ Op de lange termijn hoopt ze dat deze nieuwe detectortechnologie veel betere metingen mogelijk maakt. ‘Ik denk dat we hiermee misschien wel nieuwe deeltjes kunnen detecteren.’
De sensoren van de LHC kunnen ook voor andere toepassingen nuttig zijn, zoals in de ruimtevaart of voor medische beeldvormingsapparatuur. Technologieën ontwikkeld bij CERN blijken vaak onverwachte nieuwe toepassingen te hebben. Zo werd bijvoorbeeld het World Wide Web bij CERN uitgevonden.
Vaak zijn deze nieuwe toepassingen niet vooraf te voorspellen. Sonneveld: ‘Onderzoek is iets moois en belangrijks dat onze maatschappij vooruitbrengt. Maar je kan niet van tevoren zeggen wat het precies zal zijn dat ons vooruit gaat brengen.’
