Wat is Higgs-boson?

Higgs-boson is het laatste ingrediënt van het Standaard Model dat het wezen van de materie verklaart. Het bepaalt de massa van alle andere deeltjes.

Onderzoekers van het Europese Centrum voor Nucleair Onderzoek (CERN) hebben een grote doorbraak in de zoektocht naar het Higgs-bosondeeltje bekend gemaakt.

Wat is Higgs-boson?

Higgs-boson is een elementair deeltje dat verondersteld wordt te bestaan, maar dat nog nooit werd waargenomen. Dat kan mogelijk wel via het Atlas- en CMS-experiment met de enorme deeltjesversneller LHC van het CERN, de meest gesofisticeerde machine die de mens ooit heeft gebouwd.

Higgs-boson, ook wel ‘het goddelijke deeltje’ genoemd, kan tevoorschijn komen bij miljoenen botsingen van protonen in de 27 km lange cyclotron. Het is de laatste ingrediënt van het Standaard Model dat het wezen van de materie verklaart. Het bepaalt de massa van alle andere deeltjes.

Waar komt de naam vandaan? Peter Higgs was een Brits fysicus en was de grondlegger van de theorie van het ‘goddelijke deeltje’. Zijn theorie is ondertussen bijna een halve eeuw oud en is een belangrijke basis voor het huidige Standaardmodel van het universum.

Waarom de bijnaam ‘het goddelijke deeltje’? Door de Higgs-bosondeeltjes krijgen alle andere deeltjes massa. De deeltjes bepalen wat iedereen om zich heen ziet. Het ontbrekende puzzelstuk in het Standaardmodel wordt daarom ook het ‘goddelijke deeltje’ genoemd, een bijnaam waar Peter Higgs zelf niet zo’n voorstander van is.

Waarom is het Higgs-bosondeeltje zo belangrijk? Volgens Higgs krijgen atomen hun massa van een onzichtbaar veld dat zich uitstrekt over het hele universum. Die theorie verklaart waarom de bouwstenen van de kosmos niet gewoon rondvliegen tegen lichtsnelheid.

Het ‘goddelijke deeltje’ werd in het leven geroepen om te verklaren hoe partikels aan hun massa komen. Op die manier kon de wetenschap een leemte in het model van het universum opvullen. In tegenstelling tot andere basiselementen van de kosmos, is het bestaan van het Higgs-bosondeeltje nooit in observaties bewezen. Mocht dat nu wel lukken, dan is het Standaardmodel van het universum volledig.

Hoe lang zoeken wetenschappers er al naar? Er werden eerder al pogingen ondernomen om het deeltje te vinden. Van 1989 tot 2000 deed hetzelfde CERN onderzoek met een andere machine, de Large Electron-Positron Collider (LEP), maar zonder succes. De US Tevatron-deeltjesversneller in de Verenigde Staten heeft ook een poging gedaan, maar werd eerder dit jaar uit gebruik genomen.

Eind 2008 werd de Large Hadron Collider (LHC) in Genève officieel in gebruik genomen.

Hoe proberen wetenschappers het deeltje te ontdekken? De LHC versnelt protonen tot bijna de lichtsnelheid en laat ze daarna botsen. Uit die botsing halen wetenschappers allerlei informatie.

Als het partikeltje ontstaat tussen de miljarden botsingen in de LHC, is het sowieso zeer onstabiel en fragiel. Het valt dan nagenoeg meteen uit elkaar in kleinere deeltjes, die de fysici dan onderzoeken om op die manier het bestaan van het ‘goddelijke deeltje’ te bewijzen.

Dat bestaan zou duidelijk moeten zijn door een uitschieter in hun grafieken. De onderzoekers moeten dan wel kunnen bewijzen dat de kans dat het om een statistische fout gaat kleiner is dan een op een miljoen.

Wat gebeurt er na de ontdekking van het ‘goddelijke deeltje’?
Stiekem hopen de wetenschappers dat hun ontdekking de bestaande theorie over het deeltje en het universum zal tegenspreken. Ze willen immers dat de experimenten met de LHC hun kennis over de ruimte uitbreidt. Een bevestiging van de bestaande theorie zou dus een teleurstelling zijn.

Mocht de hoop van de onderzoekers werkelijkheid worden, dan betekent dat een – figuurlijke – bom onder het hele model dat de wetenschap nu heeft van het universum. Dat model zou dan volledig herzien en herschreven moeten worden. (GM)