Mogelijk glimpen van het top-quark ontdekt

Een groep fysici van het Fermi-laboratorium bij Chicago meent verschillende keren een glimp te hebben opgevangen van het zogeheten top-quark. Dat heeft de groep vandaag bekendgemaakt tijdens een bijeenkomst van deeltjesfysici in Chicago. Als de gesuggereerde ontdekking door onderzoek elders wordt bevestigd, betekent dit een belangrijke mijlpaal in de moderne hoge-energiefysica. Het top-quark is namelijk het laatste van de zes soorten quarks die er volgens het zogeheten Standaardmodel van de materie zouden moeten bestaan.

Het bestaan van quarks werd dertig jaar geleden voorgesteld door de Amerikaanse fysicus Murray Gell-Mann. Hij bracht ordening aan in de enorme verscheidenheid aan subatomaire deeltjes, ontdekt tijdens botsingsexperimenten met deeltjesversnellers. Gell-Mann suggereerde dat alle 'zware' deeltjes die massa hebben, zoals protonen en neutronen, uit combinaties van eenvoudiger deeltjes bestaan. Hij noemde die eenvoudige deeltjes 'quarks', naar een figuur uit de roman Finnigan's Wake (1939) van James Joyce.

Aanvankelijk dachten theoretici genoeg te hebben aan drie soorten quarks. In 1974 werd echter een vierde ontdekt en in 1976 een vijfde. Nu lijkt het vrijwel zeker dat er in totaal zes soorten zijn (en hun zes antideeltjes), aangeduid met de exotische namen up, down, strange, charm, top en bottom en theoretisch beschreven door het Standaardmodel. Sinds de jaren tachtig wordt op verschillende laboratoria gezocht naar het laatste type quark, het top-quark. Deze is door zijn relatief zware massa moeilijker in versnellers waar te nemen. Eind 1992 meenden fysici van het Fermi-lab een eerste glimp te hebben opgevangen, begin 1993 een tweede en nu zelfs een hele serie.

Andere onderzoekers reageren voorlopig nog terughoudend. Het probleem is dat quarks niet in vrije toestand bestaan, maar in paren of tripletten. Afzonderlijke quarks vallen direct na hun creatie in een deeltjesversneller uiteen in lawines van andere deeltjes. Het bestaan van het quark kan dus alleen langs indirecte weg worden aangetoond. En er zijn vele andere deeltjes die dezelfde soorten lawines blijken te produceren.

Roger Cashmore, een Brits fysicus die op het Fermilab heeft gewerkt, vindt dat men nu nog niet voldoende lawines van de juiste soort heeft gevonden om van een statistisch significant resultaat te kunnen spreken. Toch bereiden de Amerikanen al een publikatie over hun bevindingen voor. Want als later zou blijken dat er in hun detecties toch een top-quark verstopt zit, zal het Fermi-lab alsnog de ontdekking kunnen opeisen. En waarschijnlijk zit er dan ook een Nobelprijs aan vast.

    • George Beekman