Voor de ontdekking van het Higgsdeeltje is een peperdure machine nodig: maar waarom?

Met ingehouden adem wacht de wetenschap op de vondst van het Higgsdeeltje. Waarom is dit fameuze deeltje belangrijk?

Een medewerker van CERN loopt langs een beschilderde muur waar de Atlas HLC staat afgebeeld.Beeld getty

Waarom zoeken wetenschappers zo intensief naar het Higgsdeeltje?
Het Higgsdeeltje hoort bij een krachtveld dat volgens een theorie uit de jaren zestig van onder meer de Schot Peter Higgs kan verklaren waarom andere deeltjes massa hebben. Zonder het Higgsdeeltje is deze succesvolle standaardtheorie voor krachten en deeltjes in grote problemen.
Het idee is dat ieder type deeltje de invloed van dat Higgsveld op zijn eigen manier voelt, als een soort tegenwind bij een versnelling. Daardoor ontstaat de traagheid die normaal met massa wordt geassocieerd. Met het Higgsdeeltje zou de standaardtheorie min of meer vervolmaakt zijn, al blijven er ook dan nog talloze fundamentele vragen over. Vooral het ontbreken van de zwaartekracht in de theorie van Higgs geeft aan dat die niet het hele verhaal over de schepping vertelt.

Waarom is voor de zoektocht naar het Higgsdeeltje een peperdure versneller nodig?
Het Higgsdeeltje valt van nature vrijwel meteen uit elkaar in tal van andere deeltjes en straling. Het komt daarom niet los voor in het universum, behalve als het net gemaakt is.
In een versneller als de LHC in Genève worden protonen met immense energie op elkaar geschoten - aan de machine, die rond de 4 miljard euro heeft gekost, is een decennium gebouwd. Uit de intense energie van de botsing ontstaan via Einsteins formule E=mc2 nieuwe deeltjes, waaronder in theorie ook nu en dan een Higgsdeeltje.
In de detectoren Atlas en CMS van het versnellerlab in Genève wordt tussen de miljarden brokstukken van de botsende bundels gespeurd naar gebeurtenissen die door een Higgsdeeltje veroorzaakt moeten of kunnen zijn.

Waarom duurt het zo lang om het Higgsdeeltje te vinden?
Omdat de deeltjes en de effecten die ontstaan door het uiteenvallen van een Higgsdeeltje ook veroorzaakt kunnen zijn door andere processen.
Deeltjesfysici proberen zo goed mogelijk de bronnen voor allerlei processen te doorgronden. Daarmee kunnen ze bepalen of bepaalde effecten meer in de metingen in de LHC optreden dan zonder Higgs te verwachten is. Het is een zoektocht naar een paar spelden in een immense hooiberg. Dat vergt dus heel lang en secuur meten.
Van een ontdekking van het Higgsdeeltje is pas sprake als voldoende vast staat dat de gemeten effecten niet door andere processen zijn veroorzaakt.

Wat weten we er nu van?
Na drie decennia zoeken en meten zijn er eindelijk serieuze aanwijzingen dat het Higgsdeeltje bestaat en ongeveer 125 giga-elektronvolt aan massa heeft. Die massa past goed in de bestaande deeltjestheorie.
Vooralsnog is er dus geen zekerheid, maar de verwachting is dat de versneller in Genève in de loop van 2012 voldoende opvallende gebeurtenissen heeft opgeleverd om de ontdekking van het Higgsdeeltje te kunnen claimen.

Kan het ook zijn dat het Higgsdeeltje helemaal niet bestaat?
De meetgegevens in Genève sluiten dat niet uit. In dat geval zouden de aanwijzingen toeval zijn, en door aanvullende meetgegevens ondergesneeuwd raken. Volgens sommige theoretici zou dat een zegen zijn voor de deeltjesfysica, omdat het ontbreken van het Higgsdeeltje de standaardtheorie echt ter discussie zou stellen. Dit zou ruimte bieden aan tal van andere theorieën ter verklaring van de vraag waarom deeltjes de eigenschappen hebben die gemeten worden.

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