AMSTERDAM - Waarom is het Higgsdeeltje toch zo belangrijk? Zonder dit deeltje zou het standaardmodel op de schop moeten, waarmee natuurkundigen de structuur van al het materiaal in het universum verklaren.

Dat model kon zonder Higgsdeeltje namelijk niet verklaren waarom deeltjes massa hebben. 

Dat zit zo: ons universum kent magnetische velden en elektrische velden, die deeltjes kunnen beïnvloeden, maar ze verklaren niet dat die deeltjes een massa hebben. Daarvoor, bedacht Peter Higgs (foto) in 1961, is nóg een veld nodig: het Higgsveld. Zo’n veld zou deeltjes afremmen, waardoor ze massa krijgen.

Volgens dit model bestaat materie uit quarks en leptonen (waaronder elektronen) die op hun beurt worden beïnvloed door bosonen, die natuurkrachten kunnen overbrengen.

Dat is vergelijkbaar met de manier waarop water ons afremt wanneer we er doorheen lopen. Higgsvelden zijn nog nooit aangetoond. Wel zijn verschillende deeltjes aangetoond die de delen van het Higgsveld dragen.

Het enige van deze vier deeltjes dat nog niet aangetoond was, is het Higgs-boson. Met het aantonen van het Higgs-deeltje is het bestaan van het Higgsveld natuurkundig bewezen. 

Deeltjesversnellers

Het waarnemen van het Higgs-deeltje is zo ingewikkeld, omdat het niet zomaar ‘in het wild’ voorkomt. Het ontstaat alleen wanneer deeltjes met enorme snelheid op elkaar knallen. Daarom werden sinds Higgs zijn theorie lanceerde allerlei deeltjesversnellers gebouwd.

Nadat daar steeds het Higgs-boson niet werd gevonden, achtten wetenschappers de aanleg nodig van de Large Hadron Collider (LHC), een deeltjesversneller in het onderzoekscentrum CERN bij Genève.

De LHC is een ronde tunnel van 27 kilometer lengte, 100 meter onder de grond op de Zwitsers-Franse grens. In deze tunnel worden protonen met behulp van elektrische en magnetische velden versneld tot 99.999998 procent van de lichtsnelheid.

Bij die snelheid laten de onderzoekers de protonen van twee kanten op elkaar botsen, waardoor ze exploderen. Bij die explosie komt energie vrij, die vervolgens wordt omgezet in deeltjes.

Duizend miljard botsingen

Een van de deeltjes die bij deze explosie heel even kunnen ontstaan, zou volgens de theorie het Higgs-boson moeten zijn. Echter, de kans dat het bij een botsing ontstaat is gigantisch klein. In totaal voerden de onderzoekers duizend miljard botsingen uit. Na elke botsing keken ze of ze een deeltje waarnamen met een massa van 126 Giga electronvolt.

Het deeltje vervalt ook nog eens direct nadat het ontstaat in andere deeltjes. Het zijn die andere deeltjes die de onderzoekers waarnamen, om daarmee terug te kunnen rekenen naar het Higgsdeeltje.

Onzekerheid

Omdat er ook een ander deeltje zou kunnen bestaan met ongeveer diezelfde massa, is niet met 100 procent zekerheid te zeggen dat het Higgs-boson gevonden is. En er ontstaan ook heel veel andere deeltjes, die de waarneming bemoeilijken waardoor heel wat statistiek nodig is.

Vandaar dat de onderzoekers stellen dat de kans 1 op miljoen is dat het Higgsboson niet gevonden is. Met die onzekerheid in acht genomen durven de onderzoekers nu dus te stellen: het Higgs-deeltje bestaat.