De wetenschappers van het CERN zitten het Higgs-deeltje heel kort op de hielen, maar absolute zekerheid dat het 'Godsdeeltje' bestaat, is er nog niet. Dat is dinsdagmiddag bevestigd op een persconferentie van het Europees Centrum voor Kernonderzoek (CERN) in Genève.
Het belangrijkste besluit van nog een jaar Higgs-onderzoek is dat het deeltje, als het bestaat, hoogstwaarschijnlijk een massa heeft die ligt tussen 116 en 130 GeV volgens het ATLAS-experiment, en tussen 115 en 127 GeV volgens het CMS-experiment. Beide onderzoeksgroepen hebben 'beloftevolle' waarnemingen gedaan in die massagebieden, zeker in het massagebied tussen 124 en 126 GeV. Toch zijn de hints nog niet sterk genoeg om een ontdekking te claimen. De waarnemingen rond 124-126 GeV zouden immers ook een 'statistische toevalstreffer' kunnen zijn.
Figuur onder: resultaten van het CMS-experiment. De onderzoekers verwachten bij afwezigheid van het Higgs-deeltje zijn bestaan te kunnen uitsluiten vanaf 115 GeV. De CMS-gegevens laten echter toe om Higgs te verwerpen vanaf 127 GeV, hetgeen wijst op een mogelijk signaal in het tussenliggende massagebied. Dit vermoeden wordt bevestigd door een aantal observaties die compatibel zijn met het Higgs-deeltje in verschillende vervalmodes, wat leidt tot een breed overschot aan gegevens tussen 115 en 127 Gev met een markante bult bij 124 GeV. Meer info op Scilogs.
'Een krachtig signaal, maar nog geen zekerheid'
'We hebben een zeer klein venster geïsoleerd waar de massa van het Higgs-deeltje zich moet bevinden, en we hebben ook kandidaat Higgs-gebeurtenissen gevonden op precies die plaats', zegt Nick Van Remortel, die als lid van het CMS-experiment nauw betrokken is bij de Higgs-speurtocht. 'Alleen is het resultaat voor ons als wetenschappers nog niet overtuigend genoeg om een ontdekking te claimen. Om absoluut zeker te zijn, moeten we in 2012 nog meer gegevens vergaren.'
Nick Van Remortel waarschuwt dan ook voor overdreven optimisme over de resultaten. 'Onze vrees is dat bepaalde media zullen koppen dat het Higgs-deeltje gevonden is, wat pertinent onjuist is. Volgens sommige collega-onderzoekers aan het CERN zijn we zelfs met deze aankondigingen van 'een spoor' niet voorzichtig genoeg, want de nuances zullen bij de pers niet blijven hangen.'
Nog een jaartje
Tegen eind 2012 zal er dus vermoedelijk voldoende bewijs zijn om het mysterie over het bestaan van het Higgs-deeltje op te lossen. Een ding is zeker: of het Higgs-deeltje nu bestaat of niet, in beide gevallen zullen onze fysicaboeken herschreven moeten worden.
Plaats waar alles moet gebeuren is het LHC, de grote deeltjesversneller in de buurt van Genève. In de gigantische tunnel sturen wetenschappers twee bundels van subatomaire deeltjes van de familie van ‘hadronen’ (Loodprotonen of –ionen) in tegenovergestelde richting op elkaar af. Door de twee bundels met een bijna lichtsnelheid tegen elkaar te laten botsen, bootst het LHC omstandigheden vlak na de oerknal na. Zo hopen ze enkele onbeantwoorde vragen uit de natuurkunde op te lossen.
Daarbij ook de herkomst van de massa van deeltjes, een vraag die het huidige standaardmodel niet beantwoordt. Zonder massa volstaat het kleinste zetje om een voorwerp met de lichtsnelheid te doen wegschieten. Dat is niet het geval, en dus voegden de Belgische natuurkundigen Robert Brout en François Englert – en even later ook de Schot Peter Higgs – begin jaren zestig van de vorige eeuw een extra energieveld toe aan het standaardmodel van de fysica.
Eenvoudig gezegd zijn Higgs-bosonen klontjes in een dikke soep (het Higgsveld) waar alle andere elementaire deeltjes doorheen bewegen. Hoe meer Higgs-bosonen er aan een ander deeltje ‘kleven’, hoe moeilijker het beweegt en hoe meer massa het krijgt.
Lineaire versneller
Zelfs als het Higgs-boson volgend jaar met absolute zekerheid wordt aangetoond, is het verhaal nog lang niet af. ‘De LHC is een echte ontdekkingsmachine, maar schiet tekort om de eigenschappen van het Higgs-boson meer in detail te onderzoeken’, zegt Nick van Remortel. ‘Daarvoor zal een nieuw type versneller nodig zijn. Nu laten we gigantische ‘protonvuilniszakken’ in de deeltjesversneller in tegenovergestelde richting rondjes draaien. Dat verhoogt de kans op botsingen, waarbij een Higgs-boson kan ontstaan, maar ook tien miljoen andere deeltjes. In die brokstukken speuren we nu naar het onbekende Higgs. Om het deeltje, nadat het gevonden is, in detail te onderzoeken hebben we een lineaire versneller (ILC) nodig. Daarin vuren we uit twee revolvers – in dit geval elektronenversnellers - van op 15 kilometer afstand twee kogels - elektronen en hun antideeltjes positronen - met vrijwel de lichtsnelheid op elkaar af. Dat moet in rechte lijn omdat elektronen in de bochten van de LHC te veel energie zouden verliezen. Ergens in het midden moeten die elektronenbundels dan tegen elkaar botsen. Als dat lukt, levert elke botsing voldoende energie (1TeV) op om een zuiver Higgs-boson te produceren, zonder alle rommel die we in de LHC nu wel zien.' (kv)
Video: Fysicus Pierre Van Mechelen daalt af in de deeltjesversneller (LHC) van het Cern in Genève. Normaal kan je daar niet binnen wegens radioactieve straling. In de video is ook de CMS-detector te zien, waarmee de onderzoekers speuren naar het Higgs-boson. (video dateert uit 2008)
- Meer over de Higgs-resultaten:
- - Een persoonlijk verslag van betrokken wetenschappers Nick Van Remortel en Pierre Van Mechelen op het Eos-blogportaal Scilogs.be
- - Fysicus Marcel Vonk verduidelijkt het Higgs-onderzoek aan de hand van een spelletje Texas Hold'Em.
- - Persbericht van het CERN