De champagneflessen bruisten op het Nationaal instituut voor
subatomaire fysica (Nikhef) in Amsterdam. Meer dan 150
natuurkundigen en journalisten -onder wie Sander Breur namens
ScienceGuide- hadden net de resultaten van de twee belangrijkste
onderzoeksgroepen van CERN via een streaming conference
meegemaakt.
Al drie jaar onderzoekt men met de grootste deeltjesversneller
ter wereld, de nieuwe Large Hadron collider (LHC), of er
nieuwe deeltjes met hogere energieën te vinden zijn. Deze nieuwe
deeltjes zijn theoretisch voorspeld om bijvoorbeeld een concept als
massa te verklaren. Nu werd duidelijk dat er een nieuw deeltje
ontdekt is en dat dit mogelijk het lang gezochte Higgs deeltje
is.
Dit feit is voor de natuurkundigen reden tot feest, voor de
beleidsmakers reden tot het claimen van hun succes en voor de de
rest van de mensheid reden tot verwarring. Waar gaat het in wezen
om?
De kern
- Een
signaal is gevonden dat overeenkomt met het Higgs boson door de
twee grootste detectoren Atlas en CMS bij de Large Hadron Collider(LHC) op van
CERN.
- Dit
nieuwe deeltje heeft een massa van tussen de 125 en 126 giga
elektronvolt (126 keer zwaarder dan een proton).
- Het
gevonden signaal heeft een statistische significantie van 5 sigma: de kans dat het een
toevallig signaal is en niet een nieuwe ontdekking
is 1 op miljoen.
- In het
gebied tussen 110-582 GeV is elke mogelijkheid van een nieuwe
deeltje met dezelfde eigenschappen als het Higgs deeltje
uitgesloten.
De reacties
De mensen op CERN waren euforisch nu zij konden vertellen
dat hun 6 miljard kostende experiment een succes kon claimen. Door
het streamen van de conferentie kon de hele wereld mee genieten
waardoor de hashtags #Higgs en #Cern binnen enkele minuten
wereldwijd trending waren. Dat de Atlas Power Point presentatie
weer in Comic Sans en in alle kleuren van de regenboog gepubliceerd
werden deed daar deze keer weinig aan af.
De meest kritische noot kwam van een journalist die
op de persconferentie vroeg: "Why should countries that are now in
an economic recession still contribute to the CERN budget? Why not
use it instead for other human goals like eradicating world hunger
or finding new vaccines for Malaria and Aids?" Sergio Bertolucci,
directeur-generaal van CERN, antwoordde: "The question is always,
if I have one sack of corn, do I eat it or plant it? Neither answer
will keep me alive, only doing a bit of both gives me a future. The
same goes for the balance between fundamental and applied science.
They both contribute to the innovation of countries, but neither
can work on its own."
De verwarring
De vraag blijft waarom het voor de derde keer zien van dit
deeltje nieuw is? In december 2011 presenteerde CERN een signaal
rond de 125 GeV, helaas had het signaal toen een sigma van tussen
de 2,6 en 3,6 wat te laag is voor een ontdekking. De grote
concurrent van CERN, het Tevatron in de US, bracht twee dagen voor
de CERN presentatie naar buiten dat zij een deeltje gezien hadden
van 125 GeV met een sigma van 2,1. Dit geeft een kans van 1 op 550
dat het toeval was.
De relatie tussen sigma en kansverdelingen legt natuurkundige
Dr. Ivo van Vulpen (Nikhef en UvA) zo uit: "Er is altijd een
kans dat je het mis hebt bij een ontdekking, daarom hebben wij als
natuurkundigen de afspraak dat bij een signaal van 5 sigma het pas
een ontdekking is. Bij 5 sigma gaat het om een kans van 1 op de
miljoen dat het toeval is. Dit is dezelfde kans als 8 keer een
dobbelsteen gooien die elke keer op de 6 valt. Bij elke keer gooien
kun je je afvragen of er toeval is of dat het een eigenschap van
deze dobbelsteen is om altijd op de 6 te landen."
Hoewel er zeker een deeltje ontdekt is, zal het nog een tijd
duren voordat de eigenschappen van dit nieuwe deeltje zijn
onderzocht en het zeker zal zijn dat dit hét beroemde Higgs
deeltjes is.
Wat is Higgs toch?
In een natuurkunde opleiding wordt het Higgs mechanisme meestal
pas in de masterfase behandeld aangezien het begrip ervan veel
voorkennis vereist. Toch zijn er veel mooie en duidelijke manieren
om te beschrijven wat het Higgs deeltje doet en waarom we het
zoeken voor niet natuurkundigen. Hier voor de
ScienceGuide-lezers een top 5 van de beste manieren
om het Higgs deeltje uit te leggen:
- PhD comics - Een glasheldere uitleg in stripvorm van Daniel
Whiteson in 8 minuten.
http://www.phdcomics.com/higgs/
- CERN - De al grijze John Ellis die zelf als theoretisch
natuurkundige het in 3,5 minuten uitlegt.
http://youtu.be/LZlPbWQIr5M
- Een simpele uitleg met huishoudartikelen door Ian Sample in 4,5
minuten.
http://www.guardian.co.uk/science/video/2012/jul/03/what-is-a-higgs-boson-video
- Het originele artikel van Peter Higgs uit 1964. Voor de kenner
een mooi artikel van maar 2 pagina's, voor de leek even informatief
als hiërogliefen.
http://prl.aps.org/pdf/PRL/v13/i16/p508_1
- Voor de student die iets met media studeert en
die heel creatief wil zijn.
http://www.vice.com/nl/read/het-higgs-deeltje-voor-normale-mensen-zoals-wij-en-jij