De nieuwste resultaten van de LHC laten zien dat het vorig jaar ontdekte deeltje zich in allerlei opzichten gedraagt als een higgsdeeltje.

Op 4 juli 2012 werd met de deeltjesversneller LHC een nieuw deeltje gevonden. Het higgsdeeltje? Dat was met afstand de meest waarschijnlijke mogelijkheid, maar destijds had CERN, de organisatie die de LHC bedrijft, het nog voorzichtig over “een deeltje consistent met het lang gezochte higgsboson”. De afgelopen twee weken werden er op een jaarlijkse conferentie nieuwe LHC-resultaten bekendgemaakt, gebaseerd op 2,5 keer zoveel gegevens als afgelopen zomer beschikbaar waren. En die hebben ervoor gezorgd dat CERN het nu wél (zij het in ietwat omslachtige bewoordingen) aandurft om te stellen dat het om het higgsdeeltje gaat. Of beter gezegd: een higgsdeeltje.

If it looks like a duck…

Dé opdracht van afgelopen maanden was om vast te stellen dat het nieuwe deeltje de juiste eigenschappen heeft om een higgsdeeltje te kunnen zijn. Eén van die eigenschappen is de zogenoemde spin, die vaak wordt afgeschilderd als de quantummechanische versie van een draaiing om de as. Het higgsdeeltje moet een spin van nul hebben, en daar zijn alle LHC-resultaten tot nu toe mee in overeenstemming.

Verder is belangrijk hoe het deeltje zich gedraagt als je het spiegelt; de zogenoemde partiteit. Die pariteit hoort bij het higgsdeeltje positief te zijn, en ook dat lijkt te gelden voor het vorig jaar gevonden deeltje. Tot slot vervalt het gevonden deeltje naar andere deeltjes op de manier die je zou verwachten van een higgsdeeltje.

Hebben we het hier over keihard bewijs? Dat op zich niet. Zo is het in theorie nog mogelijk dat de pariteit toch negatief is, of de spin niet nul (al is dat laatste om allerlei redenen erg onwaarschijnlijk geworden). Desondanks neigt CERN nu naar de redenering ‘if it looks like a duck, swims like a duck, and quacks like a duck, then it probably is a duck’, die veel individuele fysici al sinds juli vorig jaar volgen. Oftewel: laten we er zonder tegenbericht maar van uitgaan dat het inderdaad een higgsdeeltje is.

Vijf higgsdeeltjes?

Een higgsdeeltje, en niet hét higgsdeeltje? Ja, want in principe is het mogelijk dat er meerdere higgsdeeltjes bestaan, waarvan het gevonden deeltje pas het eerste is. De bekendste uitbreiding op onze huidige deeltjestheorieën, supersymmetrie genaamd, schrijft bijvoorbeeld vijf higgsdeeltjes voor. Er waren een paar indicaties dat er zoiets aan de hand zou kunnen zijn: zo vond het LHC-experiment ATLAS een higgsdeeltje bij twee verschillende massa’s, en leek het vorig jaar gevonden deeltje wat vaker naar twee fotonen (lichtdeeltjes) te vervallen dan de bedoeling was.

Helaas voor wie hoopt op nieuwe natuurkunde: daar wijzen de afgelopen weken gepresenteerde resultaten niet op. Hoewel het resultaat van de ‘twee higgsdeeltjes’ nog niet is verdwenen, is het er met veel meer data ook niet sterker op geworden. Dat is meestal een teken aan de wand dat het mettertijd alsnog zal wegsmelten en zal blijken dat het om één en hetzelfde deeltje ging (wat sowieso altijd al de meest waarschijnlijke verklaring was). En wat het verval naar twee fotonen betreft: de nieuwste resultaten van het LHC-experiment CMS laten zien dat dit in elk geval volgens deze deeltjesdetector bij nader inzien toch niet vaker gebeurt dan de theorie voorschrijft.

Kortom: voorlopig mogen we ervan uitgaan dat we een higgsdeeltje hebben gevonden, en heeft het er alle schijn van dat het om hét higgsdeeltje gaat. Maar goed, wie weet heeft de natuur op dit punt nog verrassingen voor ons in petto. Die zouden dan aan het licht kunnen komen als de huidige meetgegevens nog wat beter door de mangel zijn gehaald, of wanneer de LHC in 2015 met een veel hogere energie gaat draaien.

Bronnen: CERN, Résonaances, Of Particular Interest