De sfeer in Genève werd al vóór de aankondiging zwaar. Het was 4 juli 2012. Dagenlang verspreidden geruchten zich als statisch door de wetenschappelijke gemeenschap. Toen vonden natuurkundigen van CERN eindelijk het bewijs. Ze vonden nieuwe elementaire deeltjes. Het lijkt in ieder geval precies op het lang gezochte Higgs-deeltje.
Natuurkundigen jagen al jaren op dit spook. Eind 2011 waren ze heel dicht bij dat doel, maar de cijfers waren inconsistent. Het is niet voldoende om te beweren dat er duidelijk wetenschappelijk bewijs is. Wetenschap werkt niet met intuïtie. Het werkt op deterministische basis. Deze keer niet. De onderzoekers verdubbelden hun database. De foutmarge verdwijnt. De kans dat je het bij het verkeerde eind hebt, wordt statistisch gezien onbelangrijk.
Waarom ontbrekende deeltjes belangrijk zijn
Als je erover nadenkt, zou het universum een veel eenvoudiger plek moeten zijn. Atomen bestaan uit deeltjes. Elektronen, quarks Deze componenten hebben zelf geen massa. Zonder massa zouden ze voor altijd met de snelheid van het licht ronddraaien, nooit atomen vormen, nooit sterren vormen en nooit ons vormen.
Maar er is geen massa. Ze hebben gewicht. Waarom?
Voer het Higgs-veld in.
Stel je voor dat een onzichtbare substantie de hele ruimte vult. Het is net als de moderne ether. Terwijl de deeltjes erdoorheen gaan, interageren ze met dit veld. Hoe sterker de interactie, hoe zwaarder het deeltje. Het Higgsveld vertraagt ze. Het geeft ze massa. Zonder dit zou het universum zoals wij dat kennen nooit bestaan.
Het deeltje dat bij dit veld hoort, is het Higgsdeeltje.
“Goddeeltje” is een verkeerde benaming
Je hebt de naam waarschijnlijk al eerder gehoord. Dit is popcultuur. Het staat op de cover van het boek. Goddeeltje. Het is fascinerend. Dit is dramatisch. Ook voor onderzoekers is dit een groot probleem.
Deze bijnaam kwam niet voort uit religieus fanatisme. Citaat uit het boek van Nobelprijswinnaar Leon Lederman. Hij noemde het graag ‘een deeltje van de hel’. Hij was gefrustreerd. Dit is duur om te vinden en theoretisch moeilijk te bewijzen. Zijn uitgever hield niet van godslastering. Dus sneden ze ‘Verdomme’ af. Deze titel trok aandacht in de media. In het laboratorium? Overgeslagen.
Het deeltje is vernoemd naar de Britse natuurkundige Peter Higgs, die het bestaan ervan in 1964 voorspelde. De wiskunde bleek te kloppen. Deze theorie is volledig consistent met de bestaande natuurkunde. Maar hoe wordt het bewezen? Dit is het moeilijkste deel.
Vernietig protonen om signalen te vinden
CERN wachtte niet alleen tot de Higgs naar voren kwamen en zichzelf voorstelden. Ze moeten er indirect naar zoeken.
Ze gebruikten twee grote detectoren: ATLAS en CMS. Deze machines observeren de botsingen van miljarden protonen. Bij deze botsingen met hoge energie verandert energie in materie. Deze materie kan bestaan in de vorm van het Higgsdeeltje.
Wat zit erin? Het Higgsdeeltje is instabiel. Het zal niet duren. Het valt vrijwel onmiddellijk uiteen in andere meetbare deeltjes. Natuurkundigen kunnen het Higgsdeeltje zelf niet zien. Ze moeten zien wat het achterlaat.
Volgens voorlopige gegevens bedraagt de massa ongeveer 125-126 GeV. Dat is een miljard elektronvolt. Een proton weegt trouwens ongeveer 0,9 GeV. Dit nieuwe deeltje is het zwaarste boson ooit ontdekt.
Het past nog steeds niet perfect. Het werk is nog niet klaar. Verzamel voortdurend gegevens om de theorie te valideren. Deze bevestiging bevestigt het standaardmodel van de deeltjesfysica. Het verklaart waarom materie substantie heeft.
Het verhaal eindigt echter niet met het persbericht. Er gaat een nieuwe deur open. Wat is er nog meer verborgen in de velden? Wat vertelt het Higgsdeeltje ons over het vroege heelal? Het antwoord op één vraag leverde nog tien vragen op. De stilte van de leegte werd verbroken. Laten we luisteren.
