Higgs-boson: En toen gaf God de wereld massa

De ontdekking van het Higgs-boson zorgt voor een ongeziene commotie rond een wereld die bijna niemand begrijpt.

Liefst 7,5 miljard euro zou hij gekost hebben, de Large Hadron Collider (LHC), de grootste deeltjesversneller die de mensheid ooit bouwde, op de grens tussen Frankrijk en Zwitserland, op het domein van het Europees Centrum voor Kernonderzoek CERN: een 27 kilometer lange tunnel diep onder de grond, waarop vier massieve meetinstrumenten staan die de resultaten moeten opvangen van het aan bijna de lichtsnelheid tegen elkaar aan knallen van elementaire deeltjes.

Duizenden wetenschappers van over heel de wereld zijn permanent in de weer om de relevante informatie uit de massa gegevens die in hun computers opduiken, te evalueren. De enorme kostprijs van de LHC werd gemotiveerd door onder meer de stelling dat het de enige manier was om een bewijs te vinden voor het bestaan van het illustere Higgs-boson: een theoretisch deeltje dat uiterst belangrijk was, omdat het andere elementaire deeltjes hun massa geeft.

Het bestaan van het deeltje werd al in 1964 voorspeld, in eerste instantie door twee Belgen: François Englert en Robert Brout van de Université Libre Bruxelles, een maand later door de Brit Peter Higgs. Maar door allerhande omstandigheden is het de Brit wiens naam op dat van het deeltje geplakt werd, en ondertussen is het Higgs zo’n sterk merk geworden dat pogingen om de naam uit te breiden of aan te passen botsen op de muur van de gewenning. De drie hebben elkaar trouwens nooit ontmoet (mogelijk hebben Englert en Higgs elkaar op 4 juli bij de voorstelling van de ontdekking van het Higgs-boson in het Zwitserse Genève gesproken).

Het Higgs-boson was nodig om het standaardmodel voor de natuurkunde te doen kloppen. Zonder een massagevend element had de theorie geen zin. Het Higgs kan beschouwd worden als een concreet element van een veld in de ruimte waar alle elementaire deeltjes doorheen moeten. Sommige, zoals het lichtdeeltje, worden niet door het veld geremd en snellen er doorheen, zodat ze geen massa krijgen.

Maar andere deeltjes worden vertraagd door het veld, te vergelijken met de nachtmerrie-achtige toestand waar je soms mee geconfronteerd wordt, dat je op de loop moet voor een achtervolger, maar ineens heel moeilijk kunt bewegen. Het remmend effect geeft deeltjes hun massa, en zonder massa was er geen materie mogelijk geweest, geen sterren en geen leven.

Het Higgs-boson was dus enorm belangrijk, en dat was te merken aan het bombardement van persberichten dat uit alle hoeken van de wereld werd rondgestuurd om de ontdekking van het deeltje in de LHC aan te kondigen – de elementaire deeltjesfysica is bij uitstek een globaal onderzoeksdomein. Er kwamen ook berichten van drie Vlaamse universiteiten – alleen de Katholieke Universiteit Leuven is niet bij dit verhaal betrokken. De KU Leuven speelt op een ander niveau, dat van de hogere wiskunde, de kwantumkosmologie, zoals het gesprek met Thomas Hertog, de rechterhand van de beroemde Stephen Hawking, in Knack van deze week (4 juli) illustreert.

De commotie rond het Higgs is verwonderlijk, gezien de relatief geringe interesse van de doorsnee mens in wetenschap in het algemeen, en in de moeilijke wereld van de natuurkunde in het bijzonder. Maar ook Hawking weet altijd een publiek te bekoren, een massa te mobiliseren, bestsellers te verkopen, en dat kan niet uitsluitend aan zijn zware handicap te wijten zijn.

De natuurkundigen hebben het natuurlijk handig gespeeld door het godsgevoel als promotie-element uit te spelen, het begrijpen van de oorsprong van alles, van het eventuele begin (hoewel het steeds langer duidelijk wordt dat er misschien nooit een begin is geweest). Het Higgs werd, onder meer tot ergernis van zijn ontdekkers, als het godsdeeltje beschreven, omdat er zonder massa geen leven mogelijk was geweest.

En ondanks het gebrek aan wetenschappelijk inzicht van de meeste mensen, ondanks het gegeven dat de wereld van de elementaire deeltjesfysica niet toegankelijk is voor de gewone geesten die de meesten van ons zijn (laat staan de wereld van de kwantumkosmologie), blijft dit verhaal fascineren. Blijkbaar willen we toch wel wat meer weten over waar we vandaan komen, zelfs als dat een peperdure deeltjesversneller of onbegrijpelijke wiskunde impliceert.

We staan nu een stapje verder. Het Higgs moet wel nog zijn ware aard laten zien – dat is iets voor de komende maanden. En dan kunnen natuurkundigen op naar de volgende stap, want met het Higgs zijn ze er nog niet. De volgende stap heet supersymmetrie: een model waarin elk elementair deeltje een superzware symmetrische variant heeft, maar er is nog nooit een supersymmetrisch deeltje waargenomen. De volgende campagne is al begonnen, en het zal wel weer wat kosten.

Ondertussen is ook het gekibbel begonnen over wie de Nobelprijs voor Natuurkunde voor de beschrijving van het Higgs-boson moet krijgen. Om Peter Higgs zal men, gezien de naam van het deeltje, niet heen kunnen. Het is evident dat ook ‘onze’ François Englert erbij zal zijn, want hij was de eerste (Robert Brout is helaas in mei 2011 overleden, en een Nobelprijs wordt niet postuum toegekend). Misschien moet het Nobelprijscomité het bij deze twee houden, want achter hen staan er een aantal te trappelen, zoals de Brit Tom Kibble die zich in de media al als een kandidaat profileert. Een Nobelprijs kan echter niet aan meer dan drie personen tegelijk worden toegekend.

Hopelijk wacht het comité niet te lang, want Englert is ondertussen al 80 jaar oud.

Dirk Draulans