Zekerheid dat het deeltje bestaat, kunnen de wetenschappers nog niet geven. Om het bewijs sluitend te krijgen zijn nog meer metingen nodig. Een definitieve bevestiging van het bestaan van het Higgs-deeltje is volgens de CERN-wetenschappers dit jaar niet meer mogelijk.

Wetenschappers reageren opgetogen. „Het net rond de Higgs sluit zich. We weten nu waar we moeten kijken en we zien daar ook een eerste glimp. Een bewijs is het nog niet, maar we zullen nu snel zekerheid hebben”, aldus Sijbrand de Jong, hoogleraar natuurkunde aan de Radboud Universiteit in Nijmegen. „De echte verrassing van vandaag is dat de ATLAS en CMS detectoren in staat zijn heel subtiele effecten in de enorme hoeveelheid complexe botsingen in zo een korte tijd te meten. Geweldig”, aldus Stan Bentvelsen, hoogleraar natuurkunde aan de Universiteit van Amsterdam. Beiden zijn verbonden als onderzoeker aan het Nederlandse instituut voor deeltjesfysica Nikhef.

Wat is er dan gevonden in de deeltjesversneller LHC?

De afgelopen dagen zwelde de geruchtenstroom flink aan dat metingen van twee CERN-onderzoeksteams piekjes in hun metingen zouden hebben gevonden, die mogelijk het gevolg zijn van het bestaan van het Higgs-deeltje.

Waarom al die ophef over het Higgs-deeltje?

Higgs-deeltjes of Higgs-bosonen zijn nodig om elementaire deeltjes –zoals elektronen, neutrino’s en quarks– massa te geven volgens het standaardmodel. Zonder Higgs-bosonen is het onverklaarbaar waarom die deeltjes iets wegen.

Al in 1962 kwam de Amerikaanse natuurkundige en Nobelprijswinnaar Philip Anderson op de gedachte dat zonder massa alle elementaire deeltjes met de lichtsnelheid door elkaar heen moeten vliegen. Dan kon er geen krant of computer bestaan. Dat gebeurt niet, dus er moet iets zijn dat voor massa zorgt. Het Higgs-boson, dat in 1964 voorspeld door de Britse natuurkundige Peter Higgs, moet verklaren hoe het komt dat elementaire deeltjes iets wegen.

Hoe veroorzaakt een Higgs-deeltje massa?

Een Higgs-boson is eigenlijk geen deeltje maar een energieveld. Het vertraagt de snelheid van de deeltjes, die door het energieveld bewegen als stukken rookworst door de erwtensoep. Hoe meer Higgs-bosonen –hoe dikker de erwtensoep– hoe trager de deeltjes bewegen, en hoe meer massa ze hebben (hoe zwaarder ze zijn).

Hoe gaat het zoeken naar het Higgsdeeltje in zijn werk?

Voor het zoeken naar het Higgs-boson is feitelijk een extreem sterke microscoop nodig die in een atoom kan kijken, een deeltjesversneller. Een deeltjesversneller maak gebruik van Einsteins beroemde formule E=mc2.

De deeltjesversneller versnelt protonen, onderdelen van atomen, tot 99,9 procent van de lichtsnelheid en laat ze vervolgens met elkaar botsen. Daardoor splitsten de protonen in subatomaire deeltjes, zoals quarks, leptonen en bosonen.

Deze deeltjes vertegenwoordigen een bepaalde hoeveelheid energie, die kan worden gemeten met een detector. Uit de energie die wordt gemeten leiden de natuurkundigen af om welk deeltje het gaat. Ze gebruiken daarvoor statistische berekeningen. Daaruit zou ook het bestaan van het Higgs-deeltje moeten blijken. Als het al bestaat.

Waarom duurt het zoeken zo lang?

Het Higgs-boson is nooit rechtstreeks waargenomen. De jacht daarop werd geopend door deeltjesversneller Tevatron van het Fermilab bij Chicago. Daar concludeerden de wetenschappers dat het Higgs-boson met 95 procent zekerheid niet bestaat.

Natuurkundigen vermoeden echter dat de gevoeligheid van de Amerikaanse detectoren te laag is om het Higgsdeeltje te kunnen ‘zien’. Met gevoeliger detectoren is het mogelijk wel aan te tonen.

Deeltjesversneller Large Hadron Collider (LHC) van het CERN in Genève gooit daarom hoge ogen: de detectoren zijn veel gevoeliger dan die van hun Amerikaanse tegenhanger.

En als het bestaan van het Higgsdeeltje niet wordt bevestigd?

Als het Higgs-deeltje niet blijkt te bestaan, maakt dat de weg naar vrij naar een heel nieuwe natuurkunde. Daarmee hield hoogleraar Eric Laenen van de Universiteit Utrecht en betrokken bij Nikhef vorig jaar al rekening in zijn inaugurele rede.

CERN-wetenschappers verwachten dat de ontdekking van het Higgs-bosondeeltje volgend jaar definitief wordt opgeëist of dat voor eens en altijd wordt vastgesteld dat het deeltje niet bestaat. Als dat laatste gebeurt, moet de bestaande theorie over elementaire deeltjes tegen het licht worden gehouden.

„Het Higgsdeeltje is het fundament van de theorie van de elementaire deeltjes. Als we het bestaan ervan zouden uitsluiten, moet de theorie op de helling”, lichtte Paul de Jong, een van de onderzoekers, dinsdag toe.