Niks meer missen?
Schrijf je in voor onze nieuwsbrief!
Foto: Antonio Saba (cc, via Wikimedia Commons)
actueel

‘Er zou een tweede higgsdeeltje kunnen zijn’

Joris Janssen,
17 september 2015 - 09:30

Wat kan er de komende tijd uit de deeltjesversneller van CERN komen rollen? De mogelijkheden zijn bijkans eindeloos, zo luidde de conclusie van de eerste Bètabreak van het jaar. Voor een goed gevulde zaal gaven Stan Bentvelsen (directeur van deeltjesinstituut Nikhef) en Erik Verlinde (hoogleraar theoretische fysica) een update over de stand van zaken rondom het grootste experiment dat de mens ooit heeft voortgebracht. Wie dacht dat na de ontdekking van het higgsdeeltje de glans er wel een beetje van af zou zijn, heeft het mis.

Na de vondst van het higgsdeeltje in 2012 lag de deeltjesversneller enige tijd stil vanwege een geplande upgrade. Sinds begin dit jaar draait het apparaat weer op volle toeren en inmiddels botsen er deeltjes op elkaar met een energie die dubbel zo hoog is als voorheen. De vraag die zich daarbij opwerpt, is of we alleen een verfijning van bestaande kennis kunnen verwachten of dat zich de komende tijd exotische natuurkunde zal aandienen – natuurkunde die zich buiten het domein bevindt van het standaardmodel, de huidige beschrijving van krachten en deeltjes die materie vormen.

 

Hagel op hagel schieten

Voordat de glazen bol ter hand wordt genomen, trapt Stan Bentvelsen het lunchevenement af met een kort lesje over CERN en het onderzoek dat leidde tot de ontdekking van het higgsdeeltje. Met de deeltjesversneller schieten onderzoekers bundels protonen op elkaar. Erg overzichtelijk gaat dat er niet aan toe. ‘Het is alsof je een schot hagel op een schot hagel schiet,’ aldus Bentvelsen.

'Deze ontdekking is als een vis die zich realiseert dat-ie in water zwemt'

Uit de enorme kluwen data die de deeltjesversneller tussen 2010 en 2013 verzamelde, wisten onderzoekers het higgsdeeltje te ontwaren. Ze zagen daarbij niet zozeer het deeltje zelf, maar op basis van alle waargenomen botsingsreacties konden ze reconstrueren dat het er geweest moet zijn. Het higgsdeeltje was het laatste ontbrekende puzzelstukje in het standaardmodel. Het verleent alle andere deeltjes massa. Dit doet het via het higgsveld. Als andere deeltjes door dat higgsveld bewegen, remmen ze af. De mate van afremming bepaalt hun massa. ‘Deze ontdekking is als een vis die zich realiseert dat-ie in water zwemt,’ zo omschrijft Bentvelsen het. ‘Wij hebben een rimpeling van het water gezien.’

 

Een tweede deeltje

Hoewel het higgsdeeltje het standaardmodel compleet maakt, blijven er ook nog veel vragen onbeantwoord. Op dit punt mengt Erik Verlinde zich in de discussie. In tegenstelling tot experimenteel natuurkundigen als Bentvelsen, zoekt hij naar oplossingen door zich volledig op de theorie te storten.  De lage massa van het higgsdeeltje is voor Verlinde aanleiding om te betwijfelen of het higgsdeeltje zoals dat het standaardmodel dat voorspelde wel echt gevonden is. ‘Nieuwe deeltjes kunnen het verschil misschien verklaren. Er zou een tweede higgsdeeltje kunnen zijn.’

Foto: Joris Janssen
Verlinde (links) en Bentvelsen worden onderworpen aan een spervuur van vragen uit de zaal.

De vraag over het teveel aan zwaartekracht van sterrenstelsels kan mogelijk beantwoord worden door het fenomeen supersymmetrie. Volgens deze theorie heeft elk deeltje een zwaardere, supersymmetrische partner. Mogelijk belichamen deze deeltjes de ‘donkere materie’ waaraan het te veel aan zwaartekracht door de meeste onderzoekers wordt toegeschreven. ‘Dit zou enorm veel nieuwe mogelijkheden openen. Het aantal nog te ontdekken deeltjes is dan even groot als het aantal deeltjes dat we al kennen,’ aldus Bentvelsen.

 

Een nieuwe versneller in Japan

De discussie sluit met een kleine blik op de toekomst. Er blijken alweer plannen te liggen voor zelfs een geheel nieuwe deeltjesversneller. ‘De protonen die we nu in CERN op elkaar schieten zijn als een vuilniszak,’ zegt Bentvelsen. ‘Als je die op elkaar schiet, komt er allemaal ander spul uit. We kunnen het standaardmodel nauwkeuriger bestuderen door kleinere deeltjes op elkaar te schieten, zoals elektronen. Hiervoor bestaat het plan om een nieuwe versneller te maken in Japan. Die heeft dan niet de vorm van een cirkel zoals die in CERN, maar is lineair - lichtere deeltjes schieten namelijk sneller uit de bocht.’

 

Wat we daar gaan vinden is ongewis. ‘Het is alsof je met je schip de haven uit vaart, de oceaan op,’ vertelt Bentvelsen. ‘Het higgsdeeltje is als een vuurtoren, het laatste herkenbare baken aan de kust. Dit is het begin van een ontdekkingsreis die spannender is en onzekerder dan voorheen.’