Higgs-deeltje gevonden!

Eindelijk lijkt het Higgs-bosondeeltje gevonden, een van de ontbrekende schakels in de bouwstenen van ons universum. In de LHC van het Zwitserse Cern is er lang naar dit ontbrekende deeltje gezocht. Hoe zit dat met dat Higgs-deeltje? Bestaat het of toch niet? Waarom is het Higgs-deeltje zo belangrijk?

Een klein universum

Als je materie op heel kleine schaal bekijkt, zie je dat deze meestal is opgebouwd uit moleculen. Vaak zijn dit verbindingen van één of meer elementen. Dat betekent al meteen, dat je op nóg kleinere schaal kunt kijken. Er bestaan zo'n honderd elementen die in de natuur vrij voorkomen. Daarnaast zijn er nog enkele meer, die onder laboratoriumomstandigheden tijdelijk kunnen bestaan. De kleinst mogelijke eenheid van zo'n element is het atoom. Het woord betekent zoiets als ondeelbaar.

Nog kleiner

Het blijkt dat atomen zelf ook weer zijn opgebouwd uit onderdeeltjes. Je hebt de positief geladen protonen in de atoomkern en negatief geladen elektronen die daar omheen draaien. In de atoomkern kunnen bij de zwaardere elementen ook een aantal neutronen zitten.

Onvoldoende

Het gedrag van protonen en elektronen maakte dat duidelijk werd dat ook deze eigenlijk weer bestaan uit kleinere dingetjes: quarks. En ook met quarks leek de theorie niet voldoende sluitend te zijn. Er leek een ontbrekende schakel te zijn.

Het Higgs-deeltje

Wetenschappers hebben geprobeerd theorieën te bedenken hoe dit alles in elkaar zou moeten passen. Onderzoeker Peter Higgs bedacht, samen met andere natuurkundigen, een model. Dit model verklaart waarom sommige deeltjes massa hebben (zeg maar: gewicht) en andere deeltjes niet. Lichtdeeltjes, fotonen, hebben bijvoorbeeld géén gewicht. In het door hen bedachte model is plaats voor een bijzonder deeltje: het Higgs-deeltje. Als dat ooit in de praktijk gevonden zou worden dan zou het model bevestigd worden en zou de theorie dus kloppen. Zonder het Higgs-deeltje zouden protonen, elektronen en neutronen door het ontbreken van massa in feite stuurloos zijn en alle kanten op schieten, en dus geen materie kunnen vormen. Omdat het Higgs-deeltje zo'n bijzondere plaats inneemt en de verklaring zou zijn voor het bestaan van massa en dus aan de basis ligt van materie is het deeltje ook wel met 'God-deeltje' aangeduid, hoewel die vergelijking natuurlijk wel erg ver gaat.

Aantonen

Objecten die je met het blote oog kunt zien, zijn gemakkelijk aan te tonen. Op de schaal van het Higgs-deeltje is dat een stuk moeilijker. Er is geen enkele manier om met microscopen materiaal zo te vergroten dat de subatomaire deeltjes zichtbaar worden. Dat is bijvoorbeeld omdat die deeltjes niet altijd stil blijven zitten, maar in beweging zijn. Maar belangrijker is, dat de microscoop zelf van materie is gemaakt en geen enkele optische vergroting een foutmarge heeft die klein genoeg is om niet te interfereren met hetgeen je wilt bekijken. Er moeten dus andere methodes zijn.

Botsing

De gekozen oplossing getuigt van een stevige aanpak. Om te weten hoe materie is opgebouwd laat je materie op elkaar botsen. De eraf schietende brokstukken geven aanwijzingen hoe het origineel eruit moet hebben gezien. Het is zoiets als twee speelgoedauto's hard op elkaar af te laten rijden. Door de botsing vliegen de onderdelen eraf, wielen, moterkap, etc. Door naar de onderdelen te kijken krijg je aanwijzingen. Als je twee dezelfde dingen tegen elkaar laat vliegen, dan weet je in ieder geval bij rondvliegende wielen, dat je voorwerp wielen had.

LHC

De Large Hadran Collider (LHC) is een ondergrondse deeltjesversneller in de buurt van Genève, die in 2008 door CERN in gebruik is genomen. Het is een kilometerslange voorziening in een ringvorm. Met enorm sterke magneten kunnen protonen versneld worden tot bijna de lichtsnelheid, in beide richtingen. Als die snelheid bereikt is, volgt de botsing, en vliegen de brokken in het rond. Met speciale detectoren worden de effecten van de botsingen gemeten. Sinds de ingebruikname door CERN zijn er tal van experimenten gedaan.

Doorbraak

Op 4 juli 2012 werden op een grote persconferentie de voorlopige resultaten van het onderzoek bekend gemaakt. Er is inderdaad een deeltje gevonden, dat voldoet aan alle kenmerken die het Higgs-deeltje volgens de modellen zou moeten hebben. Ofwel: het Higgs-deeltje is gevonden. Om zeker te zijn moesten de resultaten op verschillende meetpunten met elkaar overeenkomen, en dat was inderdaad het geval. Wetenschappers in verschillende onderzoekscentra ter wereld hebben geholpen de gegevens te analyseren. De conclusie werd gedeeld, het Higgs-deeltje is inderdaad aangetoond. Onderzoekers waren opgetogen over dit resultaat.

Verder onderzoek

Met dit resultaat zullen andere onderzoekscentra met deeltjesversnellers ongetwijfeld proberen de experimenten na te doen om extra bevestiging te krijgen. Ook is verder onderzoek nodig. Nu het deeltje is aangetoond zal bekeken moeten worden welke praktische consequenties hieraan verbonden zijn.