Het Higgsdeeltje is pas spannend als hij niet gevonden wordt

Het leukste aan de bijna ontdekking van het Higgsdeeltje en de neutrino die sneller dan het licht lijkt te gaan, is de aandacht voor hun vakgebied, zeggen zes bètastudenten. Toch zitten ze niet 24/7 te wachten op nieuws uit Genève. Vreemd eigenlijk want staan nu niet allerlei door hen bestudeerde theorieën op losse schroeven?
In december vorig jaar meldden wetenschappers van het Europese onderzoekscentrum CERN dat er nieuwe aanwijzingen zijn voor het bestaan van het Higgsdeeltje. Het nieuws werd breed uitgemeten in de pers, maar masterstudenten Reinier, Pim, Joost, Simon, Guido en Eric zijn er redelijk nuchter onder geblven. Wiskundestudent Reinier: “Het kwam op mij vooral over als een pr-praatje. Ze hebben nog niets gevonden.” Studiegenoot Joost licht toe dat er nog geen sluitend bewijs is: “Het is een tussentijds resultaat waarmee ze weten dat ze op de goede weg zitten. Dit jaar moet er een hard resultaat komen.” De fysici van CERN willen meer experimenten doen zodat ze heel zeker van hun zaak zijn, zegt Pim die Theoretische Natuurkunde studeert: “Ze willen de kans op een foute observatie verkleinen tot 1 op 1 miljoen. Die is nu nog 1 procent.”

Higgs en het Standaardmodel
Het standaardmodel beschrijft uit welke deeltjes en krachten onze wereld bestaat en vormt de basis van de moderne natuurkunde. Zo weten we door het standaardmodel bijvoorbeeld dat neutronen, elektronen en protonen niet de kleinste deeltjes van een atoom zijn maar uit nog kleinere subatomaire deeltjes bestaan. Wat het standaardmodel niet kon verklaren was waarom deeltjes massa hebben. Peter Higgs kwam met het idee van een veld dat in het hele universum aanwezig is en andere deeltjes afremt, waardoor deeltjes massa krijgen. Dat veld wordt volgens de Britse wetenschapper veroorzaakt door het Higgsdeeltje. De ontdekking van het Higgsdeeltje zou het sluitstuk vormen van het standaardmodel. Peter Higgs is nog steeds in leven en maakt volgens deskundigen grote kans op een Nobelprijs als ‘zijn’ deeltje ontdekt wordt.

Het bestaan van het Higgs-boson werd in de jaren zestig al voorspeld door de Britse natuurkundige Peter Higgs. Het Higgsdeeltje dat ook wel het Godsdeeltje wordt genoemd, zou verklaren waarom deeltjes massa hebben en het sluitstuk vormen van het standaardmodel van de deeltjesfysica (zie kader). Ingewikkelde materie, zo vinden ook de studenten. Eric (Natuur- & Wiskunde): “Na vier jaar studeren weten wij nog niet precies wat het is.”
In de colleges wordt er ook niet echt extra aandacht besteed aan de bevinden van CERN. Wel zijn Pim, Eric, Guido en Joost naar een lezing van de KNAW geweest dat ging over de Higgs, maar het blijft een lastig concept. Natuur- & Wiskundestudent Guido: “Ik denk dat als ik mijn master heb afgerond, ik wel een beetje een idee heb waar het over gaat, al is dat dan niet heel inhoudelijk.”
Dat het Higgsdeeltje maar moeilijk waar te nemen is, maakt het niet makkelijker. Eric: “Je kan de Higgs zelf niet meten. Dat is het moeilijke er aan. Wetenschappers gebruiken vaak de metafoor van een steen die je in een vijver gooit: aan de hand van de rimpelingen in het water kan je vaststellen wat de vorm van de steen was, maar je kan de steen zelf niet zien. Daarom is het een knap lastig experiment.”
Sinds Peter Higgs met zijn idee kwam, zijn wetenschappers driftig op zoek naar wetenschappelijk bewijs voor het bestaan van het deeltje. Met de LHC-deeltjesversneller in Geneve hoopt CERN het bestaan van de Higgs nu eindelijk aan te kunnen tonen. De LHC mag dan een reusachtige machine zijn met zijn 27 kilometer lange ondergrondse tunnel, het experiment blijft precisiewerk. Eric: “Ze meten nu een heel jaar lang, dat ding staat de hele dag te draaien, en dan vinden ze uiteindelijk 23 fotonen meer dan verwacht.”
De lange zoektocht naar het deeltje maakt indruk op de zes. Simon (Theoretische Natuurkunde): “Het is echt mysterieus dat het bestaan van een deeltje vijftig jaar geleden is voorspeld en dat we er nu zo dichtbij zijn.” Guido vindt het woord mysterieus een mooie passende omschrijving: “De LHC is een moderne Stonehenge. Stel je voor dat mensen die deeltjesversneller over duizend jaar opgraven en die gigantische tunnel vinden. Daar gaan ze vast zo’n mystieke verklaring voor zoeken zoals wij dat voor Stonehenge doen.”
De bouw van de LHC kostte 3 miljard euro. Dat is nog los van het budget dat nodig is om experimenten uit te voeren. Is dit een heel duur hobbyproject van een stel natuurkundigen? Of is het al die investeringen waard? “Het is een project gedaan uit nieuwsgierigheid,” zegt Guido die zelf niet een carrière ziet in Genève, “en het gaat om een hele fundamentele theorie.”
De zoektocht naar het Higgsdeeltje is niet het enige interessante project van de LHC. Simon: “Met de zoektocht naar de Higgs moet een bestaande theorie worden geverifieerd. Maar als er dingen gebeuren die je niet verwacht, wordt het pas echt interessant.”  Eric: “Hij draait nu nog maar op halve kracht. Het wordt veel spannender als hij in 2015 op volle kracht gaat draaien. Dan kan je bijvoorbeeld gaan onderzoeken wat voor eigenschappen het Higgsdeeltje heeft.
De zes vrienden zitten niet met spanning te wachten op het moment dat CERN uitsluitsel kan geven over het mythische deeltje. Eric: “Ik zal geen champagne ontkurken als het ontdekt wordt.” De jongens denken wel dat studievereniging A-Eskwadraat een Higgs-borrel zal organiseren, maar verwachten geen grote feestvreugde op de faculteit. Toch vinden ze alle plotselinge aandacht voor hun vakgebied wel leuk. Simon: “Na het nieuws over de Higgs kwam het nieuws over het neutrinodeeltje dat sneller dan het licht zou gaan. Dat werd ook groot door de media opgepikt.”
De snelheid van het neutrinodeeltje was groot nieuws omdat volgens de beroemde formule E=MC2 van Einstein geen enkel deeltje sneller dan het licht kan gaan. Als nu blijkt dat neutrino’s wel een hogere snelheid hebben, ontkracht dat Einsteins relativiteitstheorie en een groot deel van de moderne natuurkunde.
Eric weet wel waarom er zo veel interesse is voor dit nieuws: “Als je sneller kan dan het licht, dan kan je reizen in de tijd, denken mensen. Dan gaat de fantasiemachine draaien. Maar het wordt niet geloofd dat ze echt sneller dan het licht gaan. Docenten en studenten maken er constant grapjes over. De neutrino’s worden hier uitgelachen, want Einsteins formules zijn keer op keer in experimenten bevestigd en de meeste wetenschappers gaan er van uit dat er een fout zat in de het neutrino-experiment.” LINK
De neutriono’s en de Higgs vormen niet een onderwerp waar de jongens dagelijks over discussiëren. Pim: “Als het gaat over de Higgs: we kennen de technische details niet en dan blijf je telkens terug vallen op metaforen. Guido: “Het vormt wel een enorme motivatie om verder te gaan met studeren. Zo’n ontdekking stimuleert de nieuwsgierigheid.” “En als het niet gevonden wordt”, vraagt Joost. Guido, grappend: “Dan stop ik!” De kans daarop lijkt niet groot, zegt Simon: “Als het niet ontdekt wordt, zou dat heel verrassend zijn.” Eric: “Ik hoop eigenlijk dat het niet gevonden wordt. Dat is veel spannender.”
Als de Higgs uiteindelijk niet blijkt te bestaan, gooit dat niet direct het hele standaardmodel overhoop. Bijna alle beschrijvingen van het model zijn getest en de resultaten van de experimenten strookten met de voorspellingen. Maar op welke manier deeltjes dan wel aan hun massa komen, blijft dan nog een mysterie, want, zo zegt Joost, “daar is geen goed alternatief voor”. Dat geeft ruimte voor nieuwe theorieën en dat vinden de jongens dan wel weer leuk. Joost: “Als ze het niet ontdekken, worden de theoretische natuurkundigen heel enthousiast.” Guido: “Behalve meneer Higgs dan.”