Is er echt een tweede higgsboson gevonden?

Jean-Paul Keulen

24-09-2022 09:00:00

quasideeltjes

Amerikaanse natuurkundigen vuurden een laserstraal (blauw) af op een kristal, waardoor er een higgs-achtige rimpeling door het materiaal ging. Maar mag je dan spreken van de ontdekking van een nieuw deeltje?

Toen natuurkundigen tien jaar geleden het higgsdeeltje waarnamen, barstte het feest los. Maar nu onderzoekers claimen een tweede exemplaar te hebben gevonden, blijft het opmerkelijk stil. Waarom?

Tien jaar geleden werd het higgsboson ontdekt: het laatste deeltje waarvan we eigenlijk wel wisten dat het moest bestaan, maar dat nooit eerder experimenteel was aangetoond. Een mijlpaal van jewelste, waarvan het jubileum afgelopen zomer feestelijk werd gevierd. Veel minder aandacht kreeg ondertussen een artikel dat verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Terwijl dat toch óók de ontdekking van een higgsdeeltje aankondigde. Een ‘axiaal’ higgsboson, om precies te zijn.

Lees ook:

Alsof een extra higgsdeeltje nog niet genoeg is, zou dit deeltje bovendien de weg kunnen wijzen naar de oplossing van misschien wel het heetste hangijzer uit de natuur- en sterrenkunde: het donkerematerieprobleem. Vijf zesde van het heelal lijkt te bestaan uit deeltjes die we niet kunnen zien, maar die met hun zwaartekracht wel hun omgeving beïnvloeden. En nu had een Amerikaans team van wetenschappers een deeltje ontdekt dat daar een verklaring voor zou kunnen bieden! Waar is de champagne, mensen?

De Britse theoreticus Peter Higgs kijkt toe tijdens de aankondiging van de ontdekking van het higgsboson, op 4 juli 2012. Een jaar later kreeg hij, samen met vakgenoot François Englert, een Nobelprijs voor het bedenken van het mechanisme waar dit deeltje uit voortkomt.

Quasideeltjes

In de koelkast, waar hij thuishoort. Het higgsdeeltje dat het team van natuurkundige Kenneth Burch van Boston College ‘ontdekte’, blijkt namelijk geen echt deeltje te zijn. Bij het betreffende experiment ging het om een kristal van de elementen telluur, gadolidium en lanthaan, waar de onderzoekers een laser op afvuurden. Daardoor ging er, in de woorden van theoretisch fysicus Matt Strassler, “een higgs-achtige rimpeling” door het materiaal, die “buiten dat materiaal niet kan bestaan”.

Burch en collega’s zijn dan ook geen deeltjesfysici, maar zogenoemde vastestoffysici. In dat vakgebied ontdek je in de regel geen splinternieuwe deeltjes zoals het higgsdeeltje. Wat in de vastestoffysica wel geregeld gebeurt, is dat overbekende deeltjes zich samen gedragen alsóf ze een nieuw deeltje zijn. Een quasideeltje noemen we dat.

Weet je zo’n deeltje te maken, dan is dat zeker een wetenschappelijke publicatie waard. (En vooruit: misschien zelfs een fles champagne voor je onderzoeksgroep.) De vraag is vervolgens hoe je die publicatie onder de aandacht brengt. Blijkbaar nam Burch er in dit geval geen genoegen mee om simpelweg te beschrijven wat zijn team had gedaan, maar vond hij het nodig een heel nadrukkelijke link te leggen met het échte higgsdeeltje – en in een moeite ook maar meteen met donkere materie.

Majorana’s en monopolen

Andere fysici vinden dat op zijn zachtst gezegd misleidend. “Dit onderzoek heeft helemaal niets te maken met het higgsdeeltje of donkere materie – op geen enkele wijze”, zegt bijvoorbeeld Jordy de Vries, theoretisch natuurkundige aan de Universiteit van Amsterdam en het Nederlandse deeltjesinsituut Nikhef. Strassler noemt het werk van Burch op zijn weblog bait and switch: een verkooptechniek waarbij je klanten met een aantrekkelijke aanbieding je zaak in lokt, om ze vervolgens een heel ander product in de maag te splitsen.

En het is niet voor het eerst dat zoiets gebeurt. In 2012 claimden onderzoekers aan de TU Delft het “langgezochte majoranadeeltje” te hebben “gevonden”, verwijzend naar de deeltjes die de Italiaanse natuurkundige Ettore Majorana in 1937 suggereerde. Ook daar werd het donkerematerieprobleem aangehaald – wat inderdaad mogelijk met bepaalde majoranadeeltjes is op te lossen.

Maar dit Delftse deeltje was eveneens een quasideeltje. Geen nieuwe bouwsteen van ons universum dus, maar een verschijnsel dat alleen bestond in een heel specifieke experimentele opstelling. (Áls dat inderdaad het geval was, want latere publicaties over de Delftse majoranadeeltjes werden onlangs teruggetrokken – maar dat is een verhaal op zich.)

Ook bij deeltjes genaamd magnetische monopolen moet je uitkijken. Waar een gewone magneet altijd een noord- en een zuidpool heeft, heeft een magnetische monopool maar één van tweeën. Heel bijzonder – als deze deeltjes bestaan tenminste, want er wordt al decennialang tevergeefs naar gezocht. Toch duiken er om de zoveel tijd berichten op die claimen dat ergens een magnetische monopool is ontdekt. Ook daarbij gaat het, je raadt het al, om quasideeltjes, gemaakt voor vastestoffysici.

Op de keukentafel

Wat hierachter zal zitten: wetenschappers en communicatiemensen die naarstig op zoek zijn naar manieren om hun onderzoek onder de aandacht te brengen. En de afgelopen tien, vijftien jaar loont het dan om aan te haken bij de deeltjesfysica. Een vakgebied met ontzagwekkende machines, een hele sloot aan Nobelprijzen, en allerlei kreten waar het grote publiek op aanslaat. Kreten, toegegeven, die zeker raakvlakken hebben met quasideeltjes. De rimpeling in het kristal van Burch en zijn team dóét denken aan een soort higgsdeeltje. Het Delftse majoranadeeltje hééft eigenschappen gemeen met het deeltje dat Majorana 85 jaar geleden bedacht. Magnetische monopolen uit de vastestoffysica gedrágen zich alsof ze maar een enkele pool hebben. En zoiets voor elkaar krijgen, is zeker knap.

Maar vervolgens is het zaak om als vastestoffysicus je hand niet te overspelen. Om niet te doen alsof je een ontdekking hebt gedaan, vergelijkbaar met die van het higgsdeeltje. Alsof je die deeltjesfysici met hun miljarden kostende versnellers de loef hebt afgestoken met een experiment dat op een keukentafel past.

Alsof je dat hele donkerematerieverhaal ook meteen de wereld uit hebt geholpen. Want dat heb je allemaal niet gedaan. En laten we eerlijk zijn: dat weet je best.

Deze Far Out staat ook in KIJK 9/2022, via onderstaande knop te koop.

Bronnen: Of Particular Significance, Nature

Beeld: IOANNIS PETRIDES, PRINEHA NARANG/HARVARD UNIVERSITY



Podcast KIJK en luister via JUKE






Meer Artikelen