Higgsdeeltjes in de sneeuw

Tijdens de winterstop van de LHC neemt Tristan du Pree de tijd om bij te babbelen met zijn vakbroeders en -zusters uit hoge-energiefysica – en om even op de lange latten te staan.

In ski-outfit naar presentaties gaan is niet ongebruikelijk op Moriond.

Al ruim een halve eeuw komen natuurkundigen jaarlijks samen op de conferentie Moriond. Daar presenteren ze de meest recente resultaten in de hoge-energiefysica en bediscussiëren de nieuwste theorieën.

Vanaf het CERN in Genève rijd je twee uur door Zwitserland, Frankrijk, en de Mont Blanc-tunnel, om uiteindelijk aan te komen in de Aosta-vallei, aan de Italiaanse kant van de Alpen. De Moriond-conferentie vindt plaats bij een skiresort: het dagelijkse programma duurt van half negen ’s ochtends tot half negen ’s avonds, maar tussendoor is er gelukkig ook de tijd om te skiën. Het is dus niet ongebruikelijk dat mensen ‘s middags direct in skipak van de piste komen om naar de presentaties te luisteren.

Deze bijeenkomst vindt traditioneel eind maart plaats, omdat de deeltjesfysici tijdens de jaarlijkse winterstop van de LHC-versneller de tijd hebben gehad om de data van het voorgaande jaar te analyseren. En ook dit jaar waren er weer veel nieuwe resultaten met de grote hoeveelheid data die van de lente tot de herfst van 2016 verzameld was. Ondanks moderne communicatiemiddelen als e-mail, Skype en videoconferenties, gaat er toch niks boven het persoonlijk bediscussiëren van kersverse resultaten in een bomvol zaaltje.

Eerste dag van Moriond. Foto: C. Adam-Bourdarios/ATLAS Collaboration
Bijgepraat worden in een bomvol zaaltje gaat boven skypen. Foto: C. Adam-Bourdarios / ATLAS

Een van de hoogtepunten was het nieuwste resultaat van CMS (mijn vorige experiment) in de studie van het verval van het higgsboson naar twee Z-bosonen. Je ziet de massa-verdeling in de figuur hieronder: het signaalproces is roodgekleurd, terwijl de overige bekende processen blauw-groen gekleurd zijn. Over de hele distributie komt de data perfect overeen met de theoretische voorspelling, inclusief het signaal. De rode piek komt overeen met de productie van tientallen higgsbosonen.

Massaverdeling van de studie van het verval van het higgsboson naar twee Z-bosonen. Bron: CMS

Vage hints van een nieuw deeltje

De auteur (links), en andere fysici, tijdens de skipauze op de Moriond-conferentie in 2012.

In 2012 – toen ik zelf mijn eerste skilessen op de Moriond-conferentie had – werden de resultaten bekendgemaakt die later tot de definitieve ontdekking van het higgsboson zouden leiden: er waren toen vroege, vage hints van een mogelijk nieuw deeltje. Het is geweldig dat we nu, vijf jaar later, al zulke nauwkeurige studies kunnen doen met dit nieuwe deeltje.

Een ander hoogtepunt was het nieuwste resultaat van ATLAS (mijn huidige experiment) in de zoektocht van het verval van het higgsboson naar twee muondeeltjes. Je ziet de massaverdeling in de figuur hieronder: een signaalvoorspelling is weer in het rood en de verwachte achtergrond in het blauw. Voor dit verval zien we echter nog geen signaal: op wat statistisch niet-significante fluctuaties van de data na, volgt het achtergrondmodel perfect de data.

Massaverdeling van de zoektocht naar het verval van het Higgs-boson naar twee muon-deeltjes. Bron: ATLAS

Dit wordt een van de grote uitdagingen van de komende jaren: bestuderen of het higgsverval naar bosonen (zoals het Z-boson) en de fermionen (zoals het muondeeltje) allebei volgens verwachting gebeuren, of dat er wellicht afwijkingen zijn. Hier zal ik mij tijdens mijn onderzoek ook op richten, en daarvoor heb ik dan ook zojuist posities voor geadverteerd: ik zoek één postdoc en twee PhD-studenten.

We weten al dat er fundamentele verschillen zijn tussen bosonen en fermionen, de komende jaren gaan we er nog meer over leren!

Meer lezen? Er zijn ook (Engelstalige) verslagen van de Moriond-conferentie gericht op de ATLAS-metingen, nieuwe theorieën, en een recent besloten weddenschap over het bestaan van supersymmetrie.

Bronnen

CMS H->ZZ originele plot | CMS H->ZZ analyse | ATLAS H->mumu analyse | ATLAS H->mumu plot | Forbes (Fermion vs Boson)ATLAS moriond Guardian (Clockwork Theory) | TRF (Weddenschap) |

Plaats een reactie