Een nieuw deeltje maakt nog geen Higgs

Het ruikt, smaakt en voelt als de gezochte Higgs. Maar fysici zijn huiverig om het nieuwe deeltje dat CERN vond echt de Higgs te noemen. Het zou er ook een van vele kunnen zijn.

Het is, zei deeltjesfysicus dr. Ivo van Vulpen van Nikhef en de UvA woensdag over de vondst van het langgezochte Higgsdeeltje, toch een beetje onwezenlijk. Decennia lang hebben we eigenlijk maar één serieuze theorie over hoe materie massa krijgt - via het Higgsmechanisme namelijk. En dan blijkt die zomaar de juiste theorie te zijn. 'Ik moet daar nog wel even aan wennen, geloof ik.'


Wereldwijd volgden natuurkundigen woensdagochtend de presentaties van de jongste resultaten van de twee grote detectoren bij CERN, de deels Nederlandse ATLAS en de concurrerende CMS. Gespannen. In de eerste plaats omdat tot het laatst onduidelijk was wat de woordvoerders precies zouden gaan zeggen: hebben we de Higgs met voldoende zekerheid gevonden?


Maar ook omdat het het eerste moment was dat de concurrerende teams elkaars resultaat konden zien en beoordelen. Zouden die overeenkomen? In hoeverre? En waren er geen veelzeggende verschillen?


De resultaten blijken opmerkelijk coherent, zegt de Nijmeegse fysicus prof. Nicolo de Groot. 'Zowel CMS als ATLAS ziet een deeltje van ongeveer 125 GeV massa met een zekerheid van net 5 sigma. Dat betekent dat de kans dat de gevonden signalen een statistische uitschieter zijn terwijl er niks is, minder is dan één op de miljoen. Dat mogen we een ontdekking noemen, hebben we in de natuurkunde afgesproken.'


Om precies te zijn: CMS meldde een nieuw deeltje, een boson van massa 125,3 giga-elektronvolt, plus of min 0,6 GeV met 4,9 sigma zekerheid; ATLAS een presentatie verder een boson van 126,5 GeV bij 5 sigma.


Voor die conclusies werden alle meetgegevens van een stortvloed proton-protonbotsingen in de LHC-versneller over 2011 en de eerste maanden van 2012 (bij inmiddels wat hogere energie) gecombineerd en geanalyseerd. 'Hebben we hem?', vroeg CERN-directeur Ralph Heuer woensdag het afgeladen CERN-auditorium in Genève min of meer retorisch. 'Ja, we hebben hem. De vraag is nu wat precies.'


De dagen daarvoor was er bij de detectorteams en CERN achter de schermen druk gesteggeld over de vraag hoe het verhaal van de nieuwe resultaten te presenteren.


Dat in de meetgegevens de contouren van een onbekend deeltje opdoemden was duidelijk. De vraag was echter of dit ook het langgezochte Higgsdeeltje was. Velen menen van wel. 'Dit ruikt als de Higgs. Het smaakt als de Higgs. Het voelt als de Higgs. Dan is het de Higgs', zegt Nikhef-fysicus dr. Marcel Merk stellig.


Maar anderen houden het liever nog even op een Higgsachtig deeltje. Ivo van Vulpen: 'We hebben een nieuw deeltje. Dat is mooi, want we waren op zoek naar een deeltje. En dit lijkt er op wat we zochten. Maar het komt aan op de details.'


De reden voor de omzichtigheid, zegt Nicolo de Groot in Nijmegen, is dat het gevonden deeltje niet noodzakelijk de eenvoudigste versie van de Higgs hoeft te zijn. Vraag, bijvoorbeeld, is of er werkelijk één deeltje is dat voor de hele natuur de massa definieert.


De Groot: 'Van dit deeltje weten we formeel alleen dat het betrokken is bij het massamechanisme van bosonen, de krachtdragende deeltjes in het Standaardmodel van de deeltjesfysica. Of hetzelfde ding dat ook doet voor de materiedeeltjes - de fermionen - kun je uit de huidige metingen met de LHC nog niet afleiden. In de simpelste Higgstheorie is zoiets het geval en het zou best waar kunnen zijn. Maar aangetoond is het niet.'


Er kunnen, zegt De groot, best verschillende leden van een hele familie van Higgsdeeltjes bestaan, die ieder een eigen deel van de materie massa geven. Sterker: hij ziet in de data van CMS en ATLAS subtiele aanwijzingen dat er inderdaad meer aan de hand kan zijn. 'Mijn beste gok is dat het om statistische fluctuaties gaat. Meer meten moet dat duidelijk maken.'


Veelzeggend, zegt De Groot, is wat dat betreft misschien dat CMS woensdag een bepaalde manier waarop de Higgs uit elkaar valt - verval naar twee tau-deeltjes - in de nieuwe resultaten niet kan vinden. Terwijl die in de eerste metingen in december wel te zien was, en naar speculaties over misschien wel vijf verschillende Higgstypes leidden.


Voormalig wetenschappelijk CERN-directeur prof. Jos Engelen, tegenwoordig de baas van wetenschapsorganisatie NWO, is eenduidig op de vraag wat de huidige vondst voor de natuurkunde betekent: er moet gewoon nog veel meer worden gemeten. 'Dit is een heel specifiek en prachtig resultaat. Nu komt het eropaan het gevonden deeltje beter te leren kennen. Daarnaast er is echter nog een heel groot deel van het spectrum waar zich allerlei nieuwe verschijnselen kunnen voordoen.'


Hij zat woensdag naast een tot tranen geroerde theoreticus Peter Higgs (83), die in 1964 het bestaan van het Higgsdeeltje voorspelde, maar dacht zelf vooral aan zijn inspanningen als CERN-directeur om een Russische fabrikant van kristallen voor de fotondetectoren af te praten van een prijsverdubbeling, omdat in de oorspronkelijke offerte de energiekosten even vergeten waren. 'Het wordt gemakkelijk vergeten, maar deeltjesfysica hangt van dat soort praktische zaken aan elkaar.'


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