Dinsdag Higgsdag

Heeft deeltjeslab CERN nu al het befaamde Higgsdeeltje gevonden? Geruchten te over, en dinsdag is er een persconferentie. Handleiding bij hét wetenschapsnieuws van 2012.

Wacht nou gewoon even tot dinsdag, mailt de Nijmeegse hoogleraar hoge energiefysica Sijbrand de Jong luchtig terug. Dinsdagmiddag 14.00 uur is er in Genève die bijeenkomst op CERN waar de nieuwste resultaten van de speurtocht naar het Higgsdeeltje worden gepresenteerd. Met om 16.30 uur een persconferentie.


De Jong: 'Er zijn duizenden mensen met een deel van de informatie. Er zijn wel geruchten, maar eigenlijk vind ik dat men zich erg gedisciplineerd gedraagt.' Bovendien, zegt hij, zo veel geduld vergt het nou ook weer niet. 'Ik wacht namelijk al twintig jaar op de Higgs.'


De Jongs afhoudende reactie staat niet op zich. Dit zijn maar geruchten, meldt directeur Frank Linde van deeltjeslab Nikhef in Amsterdam. Na 13 december graag bereid tot nadere discussie, mailt UvA-deeltjesfysicus Stan Bentvelsen, tevens verbonden aan de ATLAS-detector in CERN.


Zorgvuldigheid moet voor snelheid gaan, zegt oud-onderzoeksdirecteur Jos Engelen van CERN, nu voorzitter van NWO. Geen commentaar, antwoordt Martijn Mulders, een Nederlandse theoreticus in dienst van CMS, een van de twee grote detector-experimenten die dinsdag hun resultaten bekend zullen maken.


Maar op blogs en Twitter zijn de speculaties over de eerste glimp van een heuse Higgs niet van de lucht. Oorzaak van de opwinding is, behalve waarschijnlijk toch de loslippigheid van sommige CERN-fysici, ironisch genoeg de uitnodiging van CERN-directeur Rolf Heuer voor het colloquium van komende week. Heuer meldt dat het daar zal gaan over metingen die 'significante vooruitgang' bij de speurtocht naar het Higgsdeeltje, 'maar zonder conclusies over het bestaan of niet-bestaan van het deeltje'.


Kenners wisten genoeg. CERN gaat dinsdag niet de vondst van het Higgsdeeltje claimen, maar wel de eerste experimentele suggestie dat het deeltje echt bestaat.


Daarmee komt de speurtocht met steeds grotere versnellers van zeker twee decennia naar het Higgsdeeltje tot een eerste voorlopig hoogtepunt. Eerder beten de oude LEP-versneller van CERN en de Tevatron bij Chicago er hun tanden op stuk. De vondst van de Higgs zou echter het sluitstuk zijn van het zogeheten Standaardmodel van de deeltjesfysica, dat keurig de verbanden tussen alle deeltjes en krachten omvat. Uitzondering was de vraag waarom deeltjes eigenlijk massa hebben. Daar geeft het Standaard Model geen antwoord op.


In 1964 gaven theoretici, onder wie de Schot Peter Higgs, een mogelijk antwoord op die vraag. Stel, zeiden ze, dat er een universeel veld in het universum is waarvan sommige deeltjestypen meer last hebben dan andere bij versnellingen. Dat is niet alleen een elegante oplossing voor het massavraagstuk. Maar bovendien was de theorie controleerbaar; bij het veld moest volgens de theorie ook een deeltje zijn, later het Higgsdeeltje genoemd. Lastig was wel dat niemand precies kon zeggen hoe zwaar dat deeltje zelf moest zijn. En dus ook niet of het eventueel met deeltjesversnellers te maken zou kunnen zijn.


Nu lijkt dat dus met de LHC gelukt. Maar waarom waarschuwde CERN-directeur Heuer dan expliciet dat er van een ontdekking geen sprake is? Omdat deeltjesfysici een heel eigen woordkeus hebben als het om ontdekken gaat. Om aanwijzingen voor een deeltje uit de metingen te vissen, is altijd een hoop statistiek nodig. Uitspraken over een piekje in een grafiek gaan daarom altijd vergezeld van een onzekerheid: hoeveel kans is er dat dit piekje toevallig boven de rest uitsteekt?


Een deeltjeslab als CERN claimt pas een ontdekking bij een statistische zekerheid van meer dan 99,9999 procent. Daaronder is er hooguit sprake van 'aanwijzingen voor' (meer dan 99 procent) of 'suggestie van' (95 procent). In de regel vergroot meer meten de zekerheid over een bepaald effect; waarbij er dus een kans is dat het vermeende effect toch een toevallige uitschieter is geweest die gaandeweg weer uit zicht raakt.


Gemeten heeft CERN het afgelopen jaar meer dan een jaar geleden voor mogelijk was gehouden. In 2008 werd de nieuwe LHC-versneller in bedrijf genomen, de grootste deeltjesbotser ter wereld waarin protonen met immense energie rondzoeven tot ze op elkaar botsen. Na een week explodeerde een slecht contact in een van de supergeleidende magneten in de 27 kilometer lange ondergrondse ring en was de LHC meer dan een jaar vleugellam. Maar sinds vorig jaar draait hij als een zonnetje, zegt theoreticus dr. Martijn Mulders van de CMS-detector. 'We hebben al vijfmaal zo veel data als optimisten begin dit jaar voorspelden.'


Hij is, meldt hij gehaast, koortsachtig bezig om de nieuwe data door te spitten op sporen van de Higgs. Net als de concurrentie van ATLAS. 'Het wordt spannend om die twee dinsdag naast elkaar te zien.'


Dat is het diplomatieke antwoord op de vraag wat er aan de hand is. Afgelopen zomer leverde zowel CMS als het ATLAS-detectorteam schattingen van het massagebied waar de Higgs niet kon zitten: onder 114 GeV en boven 141 GeV. De stortvloed aan nieuwe meetgegevens perkt dat nu niet alleen nog verder in, maar levert volgens de geruchten ook de eerste aanwijzing voor waar het deeltje wél zit: volgens ATLAS bij een massa van 126 giga-elektronvolt (GeV), volgens CMS bij 125 GeV. Daarmee is het deeltje weliswaar meer dan honderd keer zo zwaar als een waterstofkern, maar volgens de theorie toch nog een 'lichte Higgs' die zich relatief gemakkelijk in het standaardmodel voegt.


Een en ander zou blijken uit een overschot van bepaalde fotonenduo's tussen de talloze brokstukken van de botsende protonen, waarvan er meer worden gevonden dan toeval kan zijn.


Weer volgens de geruchten gaat het om een effect met een kans dat het toeval is van tussen de 0,1 en 0,01 procent. Volgens de handboeken nog onvoldoende voor een claim dat de Higgs ontdekt is. Maar genoeg om dat colloquium dinsdag met argusogen te volgen. En misschien al een klein glaasje bubbels daarna.


DEELTJESKNUFFELS

Populair onder nerds: de deeltjesknuffels van particleZOO. Onder de slogan 'one girl, one sewing machine, one room' runt de New Yorkse ontwerpster Julie Peasley haar webwinkel ParticleZOO.net van waaruit ze haar handgemaakte knuffels verkoopt van alle deeltjes en krachten van het standaardmodel van de hoge energiefysica, inclusief het tot nog toe hypothetische Higgs-boson. 'Deeltjes hebben een persoonlijkheid die zich merkwaardig goed in textiel laten uitdrukken', zegt ze erover.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden