Een glimp van de Higgs - of iets anders?

(FILES) In a file picture taken on March 22, 2007 a woman walks close to the world's largest superconducting solenoid magnet (CMS), one of the experiments preparing to take data at European Organization for Nuclear Research (CERN)'s Large Hadron Collider (LHC) particule accelerator. Physicists reported on September 22, 2011 that sub-atomic particles called neutrinos can travel faster than light, a finding that -- if verified -- would blast a hole in Einstein's theory of relativity. In experiments conducted between the European Centre for Nuclear Research (CERN) in Switzerland and a laboratory in Italy, the tiny particles were clocked at 300,006 kilometres per second, about six km/sec faster that the speed of light, the researchers said. AFP PHOTO / FABRICE COFFRINI AFP

De tamtam doet zijn werk. Het gonst van de geruchten sinds directeur Dieter Heuer meedeelde, eerst intern en toen aan de buitenwereld, dat het Europees instituut voor deeltjesonderzoek Cern bij Genève op 13 december een ‘belangrijke voortgang in de zoektocht naar de Higgs’ bekend zal maken.

De Cern-experimenten ATLAS en CMS tonen beide een piekje in hun meetgegevens, aldus die tamtam. Dat van ATLAS zit rond 126 GeV (met een nauwkeurigheid van 3,5 standaarddeviatie), dat van CMS bij 124 GeV (met 2,5 standaarddeviatie). De piekjes ontstaan uit een overschot aan deeltjesbotsingen waarin twee hoogenergetische fotonen (gammadeeltjes) ontstaan.

In gewone mensentaal: zulke botsingen kunnen de signatuur zijn van een Higgsdeeltje. Met dan een massa van ruwweg 125 GeV. En ja, GeV ofwel Giga-elektronvolt is een energiemaat, maar sinds Einstein weten we dat energie en massa equivalent zijn – en GeV’s rekenen makkelijker. De 2,5 en 3,5 standaarddeviaties maken tegelijk duidelijk dat het gaat om aanwijzingen. Voor een hard bewijs is een precisie van 5 standaarddeviatie nodig. Ofwel: veel meer deeltjesbotsingen.

Hoe zat dat ook weer met die Higgs? Het idee is dat een Higgsveld het vacuüm doortrekt. Zo doorbreekt het een symmetrie die in beginsel bestaat in het Standaard Model dat alle bouwsteentjes van onze materie rangschikt: namelijk dat al die deeltjes massaloos zijn. Dat zijn ze duidelijk niet, en dat zou dus komen doordat ze zich in dat Higgsveld bewegen. Het is een beetje als waden door stroop: het ene deeltje ondervindt meer weerstand (en krijgt meer massa) dan het andere. Het Higgsdeeltje hoort bij dat Higgsveld en duikt op als je er maar genoeg energie in steekt. Door deeltjes hard op elkaar te laten botsen bijvoorbeeld, zoals bij Cern.

Problemen zijn er ook, want een relatief licht Higgsdeeltje (zoals eentje van 125 GeV) laat zich lastig rijmen met de kleine kosmologische constante die bij ons uitdijend heelal hoort. Mede daarom zijn uitbreidingen voorgesteld met ‘supersymmetrie’ en waarin de Higgs vijf of meer verschijningsvormen heeft. Enfin, wat denken vier Nobelprijswinnaars uit de deeltjesfysica ervan?

Sheldon Glashow (Nobelprijs 1979) is terughoudend en schrijft in een e-mail dat ‘de aankondiging slechts enige aanwijzingen voor de Higgs zal betreffen (of voor iets anders). Als het Standaard Model Higgsboson bestaat, dan zou het tegen het einde van 2012 ‘ontdekt’ kunnen worden.’

Martin Veltman (Nobelprijs 1999) is wat verbaasd over de sterkte van het signaal in dit stadium van de metingen. Kan de LHC-versneller op Cern, die nog op halve kracht draait, toch al zoveel Higgsdeeltjes produceren? Dat zou hij eerst willen weten. Verder: ‘Ik heb sinds ongeveer 1975 het standpunt ingenomen dat er geen Higgs is. Dat omdat het ding een onmogelijke kosmologische constante genereert.’

Gerard ‘t Hooft (Nobelprijs 1999) waarschuwt eerst dat er nog te weinig gegevens zijn verzameld om definitieve uitspraken te doen. Dan: ‘Het Standaard Model, dat eigenlijk Standaardtheorie zou moeten heten, impliceert heel duidelijk dat er een Higgsdeeltje moet zijn, en de gegevens tot nu toe lijken aan te geven dat dat Higgsdeeltje dan vrij licht zou moeten zijn, tussen 114 en pakweg 140 GeV. Nog steeds meen ik dat dat de meest aannemelijke uitkomst zal zijn.’

Frank Wilczek (Nobelprijs 2004) denkt ‘al sinds mijn eerste berekeningen begin jaren ‘80 dat een unificerende theorie voor de wisselwerkingen tussen elementaire deeltjes de mooiste en meest logische volgende stap voor de deeltjesfysica is. Zo’n theorie werkt kwantitatief als er ‘lage energie supersymmetrie’ bestaat. Een Standaard Model Higgs met een massa van 125 GeV past prachtig in die gedachtelijn. Ik zou dus verbaasd en teleurgesteld zijn als de geruchten niet klopten. Plus: ik moet dan gaan bedenken hoe ik aan de honderd chocolade Nobelpenningen kom, die ik er in 2006 op heb ingezet.’

Margriet van der Heijden