Race om het deeltje

Nieuws | de redactie

16 maart 2009 | “Het net rond het 'Higgs-deeltje' sluit zich, maar we zijn nog in de race en de Nederlandse ploeg blaast zijn partij stevig mee.” De deeltjesjagers bij CERN voelen de hete adem van Fermilab in Chicago in hun nek.

Het gebied waar de massa van het Higgs boson kan worden gevonden blijft krimpen. De laatste analyse van gegevens van de CDF en DZero experimenten bij het Fermilab in de Verenigde Staten sluiten nu een significant stuk van het massagebied uit dat nog toegestaan was. Het succes in het onderzoeken van het massagebied waar de Higgs zich moet bevinden is mogelijk dankzij de uitstekende prestaties van de Tevatron versneller en de voortdurende verbeteringen van de analyse van de gegevens door de onderzoekers, waaronder die van Nederlandse wetenschappers. Eerdere experimenten voorspelden dat de Higgs massa tussen de 114 en 185 GeV/c2 (203´10-27 en 330´10-27 kg) zou moeten liggen. De nieuwe CDF en DZero resultaten vlakken een stuk in het midden van dit gebied uit en geven aan dat de massa niet tussen de 160 en 170 GeV/c2 kan zijn. Dit heeft grote gevolgen voor de experimenten bij de Large Hadron Collider bij CERN, Genève.

Het Higgs deeltje is een fundamenteel onderdeel van het theoretisch raamwerk dat bekend staat als het Standaard Model van de elementaire deeltjes en hun interacties. Volgens het Standaard Model verklaart het Higgs mechanisme waarom deeltjes massa hebben. Het bestaan van het Higgs boson is een gevolg van dit Higgs mechanisme. Tot dusver is het Higgs deeltje niet direct waargenomen. Zoektochten bij de oudeLarge Electron Positron versneller bij het Europese laboratorium CERN hebben geleid tot een ondergrens op de Higgs boson massa van 114 GeV/c2. Berekeningen van quantumeffecten van het Higgs boson op andere metingen vereisen dat de massa van het Higgs boson kleiner is dan 185 GeV/c2. De observatie van het Higgs deeltje is ook een van de doelen van de Large Hadron Collider experimenten bij CERN, waar de eerste botsingen naar verwachting later dit jaar zullen plaatsvinden.

De versneller breekt nog steeds voortdurend records in het aantal botsingen dat per seconde en per dag wordt geproduceerd. “Fermilabs Tevatron versneller produceert typisch ongeveer tien miljoen botsingen per seconde,”  zegt DZero co-spokesperson Darien Wood, of Northeastern University. “Het Standaard Model voorspelt hoe vaak per jaar we een Higgs boson in onze detector verwachten te zien en hoe vaak we signalen zien die op een Higgs lijken maar het niet zijn. Door steeds verfijndere analyse technieken en door steeds meer gegevens te verzamelen zal het echte Higgs signaal, als het deeltje bestaat, vroeger of later gezien moeten kunnen worden.”

Om de kansen om het Higgs boson te zien te maximaliseren, combineren de CDF en DZero experimenten de resultaten van hun analyses, zodat tweemaal de hoeveelheid gegevens van één experiment worden gebruikt.“Een botsing bij de Tevatron versneller kan op veel verschillende manieren een Higgs boson produceren en het Higgs deeltje kan in verschillende andere deeltjes vervallen,” zegt CDF co-spokesperson Rob Roser, van Fermilab. “Beide experimenten beschouwen meer en meer mogelijkheden. Door die allemaal te combineren hopen we de eerste hint van het Higgs deeltje te zien.”