Dinsdag 26/01/2021

Big science, small return?

Fundamenteel onderzoek leidt meestal niet onmiddellijk tot directe toepassingen. Daarom is het echter niet minder belangrijk

Nick van Remortel

en collega's dienen de critici op de Large Hadron Collider van repliek

@5 INFO Opinie:Nick van Remortel, Pierre Van Mechelen en Eddi De Wolf zijn verbonden aan de Groep Elementaire-Deeltjesfysica van de Universiteit Antwerpen. Zij voeren wetenschappelijk onderzoek uit met het CMS-experiment bij de LHC.

Onder de Alpen nabij Genève, draait sinds woensdag de grootste deeltjesversneller ooit. De wereld kijkt gefascineerd toe, maar heeft ook vragen bij het grootste wetenschappelijke experiment ooit. De Antwerpse onderzoekers die al jaren meebouwen aan de LHC verantwoorden dit staaltje van 'big science'.

@4 DROP 2 OPINIE:We zijn er! De Large Hadron Collider (LHC) is opgestart; er circuleerden vandaag bundels protonen zowel in wijzerzin als in tegenwijzerzin in de machine en we zitten momenteel al aan een eerste record van 250 toertjes per injectie van nieuwe deeltjes in de machine. De media waren er de afgelopen week gek op, en dat vonden we prachtig en terecht. Sommigen stellen zich echter vragen over de kostprijs en de maatschappelijke en misschien zelfs wetenschappelijke relevantie van dit soort onderzoek, zoals ook Professor Jean-Paul Van Bendegem in de uitzending van Terzake op 10 september. In dit stuk willen we enkele elementen aanbrengen om dit debat op feiten te baseren.

Ondanks de grote media-aandacht voor de mogelijke productie van microscopische kleine zwarte gaten (volledig ongevaarlijk overigens), is dit niet een van de wetenschappelijke prioriteiten van de LHC. Onze huidige kennis van de deeltjesfysica heeft een grote maturiteit verkregen: het Standaardmodel van Elementaire-Deeltjesfysica kan met succes een groot aantal zeer nauwkeurige voorspellingen maken die experimenteel werden bevestigd. Nochtans blijven er zeer fundamentele vragen over materie en het universum bestaan waarvoor we het antwoord schuldig blijven. Met de LHC willen we enkele van deze fundamentele vragen beantwoorden. Hoe is het heelal ontstaan? Waarom dijt ons heelal steeds sneller uit? Waaruit bestaat de donkere materie? Bestaan er extra dimensies, naast de drie ruimtelijke en één tijdsdimensie die we kennen? Wat is massa?

Maar hoeveel kost het ons om deze vragen te beantwoorden? En is er ook een maatschappelijke impact van het onderzoek uitgevoerd door de Europese Raad voor Kernonderzoek (CERN)?

De LHC is een buitengewoon voorbeeld van wat in wetenschappelijk onderzoek als big science wordt geklasseerd en aldus gefinanceerd. De totale investering in de LHC-versneller bedraagt ruwweg 3,7 miljard euro, en wordt voor 90% gefinancierd door de 20 Europese lidstaten van CERN. Het resterende bedrag wordt bijgepast door externe deelname, vooral uit Noord-Amerika en Azië.

België draagt via een federale overeenkomst met CERN jaarlijks 15,7 miljoen Euro (cijfer uit 2007) bij aan het globale CERN-budget, inclusief de LHC-machine. Voor elke geïnvesteerde euro krijgen Belgische bedrijven echter via een fair return-mechanisme 1,90 euro (gemiddelde over de jaren 2003-2007) terug onder de vorm van leveringen en servicecontracten, wat België een van de beter bedeelde lidstaten van de CERN maakt.

Daarnaast verwerven de zes Belgische deelnemende universiteiten op competitieve wijze jaarlijks gezamenlijk 2,5 miljoen euro aan fondsen die voornamelijk naar het opbouwen en exploiteren van de detectoren gaan. De personeelskosten voor navorsers die niet in vaste dienst zijn van de universiteiten slokken hiervan het grootste deel op. Gespreid over een periode van meer dan tien jaar droegen Vlaamse en Waalse instituten evenredig bij aan de opbouw van het CMS-experiment met een bedrag van 2,8 miljoen euro. Ter vergelijking: de typische kostprijs van wetenschappelijk apparatuur voor andere experimentele onderzoeksgroepen verbonden aan een enkele universiteit bedraagt gemakkelijk 1 miljoen euro.

Fundamenteel onderzoek leidt meestal niet onmiddellijk tot directe toepassingen. Daarom is het echter niet minder belangrijk. Toen Faraday experimenten uitvoerde met elektriciteit, had hij geen idee wat de praktische toepassing hiervan zou kunnen zijn. Kan iemand vandaag berekenen wat de economische waarde is van de ontdekking van elektriciteit?

Nochtans heeft het onderzoeksprogramma van CERN vandaag al tot tal van toepassingen geleid. Dit komt vooral doordat dergelijk hoogtechnologisch onderzoek de industrie tot het uiterste van haar kunnen drijft. Daar waar voor commerciële partners het risico te groot is, voert CERN zelf haar research and development uit. Voorbeelden hiervan zijn er in overvloed:

Het is alom bekend dat het protocol van het World Wide Web (www) ontwikkeld werd door wetenschappers van CERN omdat er een grote nood was om efficiënt informatie uit te wisselen tussen de partners van wereldwijde wetenschappelijke samenwerkingsverbanden. Inmiddels is het internet deel geworden van de alledaagse communicatie. CERN is nu opnieuw een drijvende kracht achter de ontwikkeling van de opvolger van het www: het GRID, een wereldwijd netwerk van computers die rekenkracht en opslagcapaciteit delen om zo de gigantische hoeveelheid gegevens die de LHC zal genereren op de meeste efficiënte manier te verwerken.

Veel technieken uit de deeltjesfysica vinden ook toepassingen in de geneeskunde. Hadronen, deeltjes bestaande uit quarks, worden gebruikt voor de bestraling van diepliggende tumoren. Reeds in de jaren '60 verrichtte CERN hier onderzoek naar. Isotopen (enkele dagen geleden nog in het nieuws wegens een tekort in productiecapaciteit) worden gebruikt voor medische diagnostiek. Deze isotopen worden vandaag aangemaakt in kernreactoren, maar voor de studie en productie van nieuwe isotopen worden vaak deeltjesversnellers gebruikt. PET-scans, waarbij een driedimensionaal beeld van het inwendige van een mens gemaakt wordt, zijn gebaseerd op de annihilatie van materie en antimaterie en worden vandaag courant gebruikt in ziekenhuizen. De eerste PET-scan werd gemaakt in CERN in 1977.

Ook op het vlak van energieproductie heeft deeltjesfysica een impact. Dankzij het beheersen van de technologie voor ultrahoog vacuüm kon CERN een nieuw type zonnecellen ontwikkelen en patenteren. Nobelprijswinnaar Carlo Rubbia werkt aan versneller-geïnduceerde fissiereactoren. Hierbij wordt een subkritische kernreactie in stand gehouden door een deeltjesbundel uit een versneller. Deze toepassing is nog ver van economisch realiseerbaar, maar is bijzonder relevant omdat hiermee niet alleen energie geproduceerd wordt, maar meteen ook het kernafval dat geproduceerd wordt in conventionele reactoren mee "verbrand" wordt tot ongevaarlijke elementen en zonder productie van broeikasgassen. Een eerste prototypereactor met een vermogen van 50 tot 80 MW wordt verwacht tegen 2015-2020.

Ten slotte nog dit: onlangs nodigden Palestijnse en Israëlische studenten iedereen in CERN uit voor een gezamenlijk georganiseerd feestje. Of hoe CERN ook in internationale relaties een voorbeeldfunctie heeft.

@5 INFO Opinie:Nick van Remortel Pierre Van Mechelen Eddi De Wolf

Meer over

Nu belangrijker dan ooit: steun kwaliteitsjournalistiek.

Neem een abonnement op De Morgen


Op alle artikelen, foto's en video's op demorgen.be rust auteursrecht. Deeplinken kan, maar dan zonder dat onze content in een nieuw frame op uw website verschijnt. Graag enkel de titel van onze website en de titel van het artikel vermelden in de link. Indien u teksten, foto's of video's op een andere manier wenst over te nemen, mail dan naar info@demorgen.be.
DPG Media nv – Mediaplein 1, 2018 Antwerpen – RPR Antwerpen nr. 0432.306.234