'Het was geen eureka-moment'

Peter Higgs, die als eerste op het idee kwam van een elementair deeltje dat andere deeltjes traagheid geeft, was in Amsterdam. Hij vertelt over de gestage ontwikkeling van zijn idee.

Nederland, Amsterdam, 27-11-2009 Theoretisch natuurkundige Peter Higgs bedenker van het Higgs deeltje dat het standaardmodel van de deeltjesfysica kloppend moet maken maar tot op heden nog niet is aangetoond. foto: Bram Budel Budel, Bram

In de kantine van het NIKHEF, het Nederlands instituut voor deeltjesonderzoek, zit dr. Peter Higgs (80) uit Edinburgh, samen met Nederlandse fysici van naam en faam. Hij is hier voor de première van de Nederlandse documentaire Higgs, into the heart of imagination. Hij eet een broodje kaas. Drinkt sinaasappelsap.

„En nee”, zegt hij. „Zo ging het niet.”

De vraag was: schoot het hem in 1964 zomaar te binnen, het idee dat later zou leiden tot het Higgsdeeltje waar nu duizenden fysici op jagen bij het CERN, het Europees instituut voor deeltjesonderzoek bij Genève? En waarvoor de afgelopen jaren met man en macht en meer dan 6 miljard euro de LHC-versneller is gebouwd, de krachtigste versneller op aarde?

Nee, dus. Zijn ideeën groeiden eerder gestaag, zegt Higgs. „In de zomer van 1964 wist ik wel dat ik iets te pakken had. Misschien vergat ik daarom uit verstrooidheid om de instructie van de tent mee te nemen, toen we gingen kamperen in de Schotse bergen.” Het plensde ook nog. Higgs en zijn vrouw waren onbedoeld beland op de plaats waar de meeste regen valt. Ze strandden in een bed and breakfast en vertrokken iets eerder. Higgs: „Ik was blij dat ik weer terug kon.”

Terug op de universiteit van Edinburgh schreef hij het artikel dat hem wereldberoemd zou maken. „Maar ik liep dus niet eureka roepend rond”, zegt Higgs. Als zijn Higgsdeeltje gevonden wordt, valt hem zeker de Nobelprijs toe.

Fysici noemen het Higgsdeeltje ‘de kroon op het Standaard Model’. Dit beschrijft de kleinste bouwsteentjes van alle materie die wij in de kosmos waarnemen – van sterren dus, planeten, mensen en atomen. Het Higgsdeeltje kan verklaren waardoor veel van die elementaire deeltjes zelf massa kregen. Zodat ze traag bewegen en samenklonteren, en niet, zoals massaloze lichtdeeltjes, met de lichtsnelheid door de ruimte jakkeren.

Vervolg Higgs: pagina 8

Higgsdeeltje geeft massa aan elementaire deeltjes

Peter Higgs werd geboren als zoon van een geluidstechnicus van de BBC. Op de middelbare school in Bristol haalde hij zijn hoogste cijfers voor wiskunde, maar hij werd gegrepen door de theoretische natuurkunde. Higgs ging naar Kings College in Londen, en promoveerde in Edinburgh. Daar, in betrekkelijke afzondering, werkte hij ook aan de theorie die hem beroemd maakte.

Bij het Higgsdeeltje hoort een ‘Higgsveld’, dat de ruimte vult – zoals bij een lichtdeeltje (een foton) een elektromagnetisch veld hoort. Dat Higgsveld verbreekt de symmetrie in de modellen van elementaire deeltjes zodanig dat van de deeltjes die in aanvang allemaal massaloos waren, de meeste toch massa krijgen.

Ingewikkelde materie is het en daarom zijn er metaforen bedacht. Zo is de ‘spontane symmetriebreking’ wel vergeleken met de asymmetrie die vezels en nerven in hout veroorzaken. Deeltjes die met de nerf meereizen ondervinden in dit beeld geen enkele hinder – het zijn lichtdeeltjes, zeg maar. Deeltjes die haaks op de nerf bewegen, worden juist afgeremd. Ze worden traag en daardoor ‘zwaar’, zoals de materie waaruit planeten, sterren en mensen bestaan.

Een andere metafoor is die van een feestje waar Obama (een zwaar deeltje) binnenkomt. Het rumoer daarover (het Higgsdeeltje) verspreidt zich over de zaal en laat mensen naar Obama toe bewegen. Doordat er allemaal mensen rond hem hangen – het Higgsveld – kan Obama zich daarna nog maar heel langzaam verplaatsen. Stukken langzamer dan bijvoorbeeld Balkenende, die in deze metafoor een veel lichter deeltje is. De grote vraag die fysici de komende jaren op CERN willen beantwoorden is of zo’n Higgsveld ook in de echte fysische wereld aan het werk is. Of het Higgsdeeltje bestaat dus.

In een lezing op het NIKHEF, vorige week vrijdag na de lunch, zette Higgs uitgebreid uiteen wie zijn wegbereiders waren en wie later alle puntjes op de i zetten. Hij noemde talloze mensen, onder wie de Nederlandse Nobelprijswinnaars Gerard ’t Hooft en Martin Veltman, die begin jaren zeventig een theoretisch fundament onder de zogeheten elektrozwakke theorie legden.

Juist in die elektrozwakke theorie bewees het mechanisme van Higgs zijn kracht. Deze theorie brengt deeltjes zonder massa (de fotonen van de elektromagnetische kracht) samen met massieve deeltjes (zoals de zogeheten W- en Z-deeltjes van de zwakke kracht). En alleen Higgs’ mechanisme kon de asymmetrie in die massa’s goed verklaren – met wat iedereen sinds een groot congres in 1972 het Higgsdeeltje (of Higgsboson) en het Higgsveld was gaan noemen.

Het had anders kunnen lopen. Toen op 31 augustus 1964 het manuscript van Higgs bij Physical Review Letters arriveerde, verscheen in dat blad net een artikel van de Belgische fysici François Englert en Robert Brout. Zij waren in Brussel, via een andere methode, tot dezelfde conclusie gekomen. „Doordat hun methode ingewikkeld was, waren ze wat onzekerder over het resultaat. Misschien brachten ze daarom de toepassingen in de deeltjesfysica minder aan de man”, zegt Higgs voorzichtig.

Hoe dan ook: het ‘Englert-veld’ is nooit in zwang geraakt. Net zo min als het Broutboson – al heeft ook de naam Brout maar vijf letters, zoals Brout ooit wat wrang schijnt te hebben opgemerkt. En zelfs de opsommingen van Higgs kunnen dit niet meer veranderen.

Is het niet vreemd om te zien dat er miljarden worden gestoken in de jacht op ‘zijn’ deeltje? „Och”, zegt Higgs, „als fysici een ander deeltje hadden gezocht was er een even krachtige versneller nodig geweest en waren net zulke complexe experimenten gebouwd.”

Andere vraag dan. Wat als het Higgsdeeltje niet wordt gevonden? Higgs: „Dan begrijp ik niets meer van het hele vakgebied dat ook een mysterie voor me was toen ik studeerde. En waarvan ik dacht dat ik het eindelijk wél begrepen had.”

    • Margriet van der Heijden