CERN zoomt verder in op het higgsdeeltje

Deeltjeslab CERN in Genève is in rep en roer nu dankzij Nederlandse software twee afzonderlijke reeksen metingen waarmee in 2012 het befaamde higgsdeeltje werd aangetoond, ook nog eens zijn samengebracht. CERN-directeur Rolf Heuer noemde het beeld van het deeltje dat nu oprijst vrijdag al het mooiste wat zijn lab tot nog toe heeft opgeleverd.

Beeld AFP

Vanochtend worden op het lab rond de immense 21 kilometer grote LHC-versneller in de voetheuvels van de Jura de uitkomsten van de gecombineerde analyses toegelicht op een speciaal colloquium. De crux ervan zingt al een week rond onder natuurkundigen. 'Met de combinatie hebben we het deeltje met 30 procent meer precisie in beeld', zegt Wouter Verkerke, bij het Nikhef-lab in Amsterdam programmaleider voor de Atlas-detector op CERN. Hij is vandaag de hoofdspreker op het colloquium.

Een nieuwe planeet
Nikhef-directeur Stan Bentvelsen is lyrisch. 'Het is alsof je een nieuwe planeet, waarvan je hebt afgeleid dat hij er zijn moet, voor het eerst ook fotografeert. Met lage resolutie nog, maar dat kan de komende jaren alleen maar beter worden. De LHC draait door.'

Het higgsdeeltje was lang het laatste ontbrekende onderdeel van het zogeheten Standaard Model van de fysica, waarmee de wereld van de kleinste deeltjes en hun krachten worden beschreven. In 1964 voorspelden fysici, onder wie de Schot Peter Higgs, dat er een universeel krachtveld moest zijn waardoor elementaire deeltjes hun specifieke massa krijgen. Higgs liet toen zien dat bij dat veld een deeltje hoorde dat waarneembaar moest zijn.

Dat lukte uiteindelijk in Genève met de supergeleidende superversneller LHC. Zowel de deels Nederlandse Atlas-detector als de concurrerende CMS vonden daarvoor het bewijs.

Verkerke ontwikkelde de afgelopen jaren de programmeertaal ROOFIT, die cruciaal was bij het samenbrengen van de twee vloedgolven meetgegevens uit beide detectoren Atlas en CMS. Die registreren normaal elk afzonderlijk brokstukken en nieuwe deeltjes die ontstaan bij botsingen van protonen die met de lichtsnelheid rondzoeven in de LHC-versneller.

Sijbrand de Jong

Sijbrand de Jong wordt de nieuwe voorzitter van de ledenraad van het Zwitserse onderzoeksinstituut CERN. De Nijmeegse deeltjesfysicus volgt vanaf 1 januari 2016 de huidige voorzitter Agnieszka Zalewska op. De Jong is al sinds 1984 betrokken bij CERN en vertegenwoordigde de afgelopen jaren Nederland in de raad, waarin alle 21 deelnemers in CERN zitting hebben. Tijdens die jaren bij het instituut maakte De Jong de vondst mee van het Higgsdeeltje in 2013 en een grondige renovatie van de deeltjesversneller die afgelopen voorjaar werd afgerond. Sindsdien werkt de versneller op volle kracht.

Wat worden de belangrijkste beslissingen waarover u zich gaat buigen?

'We willen de deeltjesversneller verder verbeteren, zodat we nog meer botsingen kunnen uitvoeren. Dit plan staat al aardig in de steigers. Een andere discussie die begint te spelen, is wat er na de huidige deeltjesversneller komt, als die zijn uiterste capaciteit heeft bereikt. Een optie is om een nóg grotere versneller te bouwen, van 100 kilometer in omtrek. Of dat werkelijk een goed idee is, hangt af van de onderzoeksresultaten in de komende tijd.

Wanneer kunnen we resultaten van de nieuwe versneller verwachten?

'Het duurt altijd even voor we genoeg metingen hebben gedaan. Ook bij de ontdekking van het Higgsdeeltje zijn we niet op één botsing in de deeltjesversneller afgegaan. In de oude versneller hebben we een aantal verrassende resultaten gevonden. Het is nu de vraag of die zich doorzetten bij botsingen met hogere energie.'

U blijft hoogleraar aan de Radboud Universiteit en onderzoeker bij het Nikhef. Dat wordt veel treinen.

'Klopt. Al ben je met de trein al gauw een dag onderweg naar Genève, dus ik denk dat het vooral reizen per vliegtuig zal worden.'

Spectaculaire uitkomst

Alle metingen samen van Atlas en CMS tot de onderhoudsstop in 2013 kunnen worden samengevat in één simpele grafiek waarin de zogeheten koppeling van de higgs aan allerlei andere deeltjes is ingetekend. Bentvelsen noemt de uitkomst spectaculair: 'Een keurige rechte lijn, waarin je het higgsmechanisme aan het werk ziet: een tien maal zo zwaar deeltje koppelt tien maal zo sterk. Dit is de grafiek die de komende jaren ons leven op het lab gaat bepalen.'

Niet alles ligt perfect op de lijn, en die afwijkingen kunnen interessant zijn. Twee subatomaire deeltjes, het top- en bottonquark, lijken wat te licht voor hun relatie met de higgs. Nog niet significant, waarschuwt Verkerke, maar het zou kunnen, zegt hij, dat daar tekenen zitten voor nieuwe natuurkunde.

Verkerke: 'Er zijn veel theorieën die afwijkingen voorspellen. Welke kloppen, kunnen alleen meer metingen uitwijzen.' Fysici speculeren over een hele familie higgsachtige deeltjes. Een andere optie is zogeheten supersymmetrie, die een schaduwwereld van nog onbekende deeltjes suggereert.

Volgens deeltjesfysicus Ivo van Vulpen van de Universiteit van Amsterdam is het higgsresultaat niet alleen een fysische topprestatie. Dat twee concurrerende detectorteams zo innig hun data delen, noemt hij bijzonder. 'Iedereen probeert altijd als eerste de nieuwe dingen te claimen. Dat alle politieke en emotionele hordes zijn overwonnen, is een klein sociologisch wonder.'

Sijbrand de Jong. Beeld CERN
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.