De klok tikt. Op woensdag 4 juli maakt Cern de nieuwste resultaten in haar jacht op het higgsdeeltje bekend. Is het langgezochte deeltje straks eindelijk gevonden? Een overzicht van de laatste geruchten.
Als Cern op 4 juli de resultaten van haar metingen uit 2012 bekend maakt op de International Conference on High Energy Physics (Ichep) in Melbourne, zou het zomaar eens kunnen dat zij de vondst van het higgsdeeltje bekend gaan maken. Althans, als we afgaan op de geruchtenstroom op verschillende natuurkundeblogs.
Atlas en CMS
Bron van die geruchten is een post van blogger Peter Woit, bekend van het blog Not Even Wrong. Daarop berichtte hij afgelopen weekend over veelbelovende voorlopige resultaten uit Cern.
Heino Falcke fotografeerde als eerste een zwart gat: ‘Nog mooier dan ik al die tijd had verwacht’
Heino Falcke, hoogleraar radioastronomie, maakte in 2019 de eerste foto van een zwart gat. Op dit moment doet hij onderzoek n ...
Dat het higgsdeeltje dit jaar misschien gevonden zou worden, was al langer bekend. Vorig jaar wist iedereen het zelfs zeker: 2012 moest het jaar worden waarin fysici eindelijk het langgezochte higgsdeeltje zouden vinden. Het vertrouwen in die uitkomst kwam niet uit de lucht vallen. In december 2011 maakte Cern namelijk al bekend dat zij het higgsdeeltje op het spoor waren.
Twee experimenten bij Cern, het zogeheten Atlas en CMS-experiment, bepaalden toen onafhankelijk van elkaar dat het higgsdeeltje – áls het bestaat – een massa heeft tussen de 116 en 127 gigaelektronvolt (ter vergelijking: een proton weegt ruwweg één GeV). Bovendien vonden zij sterke aanwijzingen dat het deeltje tussen de 124 en 126 GeV weegt.
Statistische richtlijn
De reden dat onderzoekers na die resultaten nog niet riepen dat zij het higgsdeeltje ook echt gevonden hadden, is dat Cern hele strikte statistische richtlijnen hanteert voordat iets als ‘gevonden’ mag worden beschouwd. De resultaten van CMS en Atlas voldeden daar destijds nog niet aan.
De metingen uit 2011 hadden in vakjargon namelijk een zogeheten ‘sigma’ van 3,1 (CMS) en 2,9 (Atlas). En die sigma is waar het in de jacht op het higgsdeeltje allemaal om te doen is. Deze nauwkeurigheden laten zich vertalen naar de kans dat een gevonden signaal een product is van toevallige ruis – een kans die de onderzoekers zo klein mogelijk willen hebben.
In het geval van de metingen uit december vorig jaar is die kans ruwweg 1 op de 1000. En hoewel dat op het eerste gezicht misschien best netjes oogt, zou je een medicijn dat 1 op de 1000 keer dodelijke bijwerkingen heeft natuurlijk nooit innemen.
Daarom hanteert Cern voor haar zoektocht naar het higgsdeeltje een veel hardere lijn. Volgens hen moet een meting een nauwkeurigheid hebben van grofweg 5 sigma, oftewel een kans van ongeveer 1 op 2 miljoen dat de meting niets meer is dan toeval. Om die nauwkeurigheid te bereiken, waren meer metingen nodig en die zijn inmiddels gedaan. In 2012 zijn tot nu toe in de twee experimenten zelfs ongeveer net zoveel deeltjesbotsingen gedaan als in heel 2011. Die botsingen gebeurden bovendien ook nog eens bij een hogere energie dan in 2011, wat betekent dat er bij die botsingen alleen nog maar meer higgsdeeltjes gemaakt moeten zijn – althans, als het deeltje daadwerkelijk bestaat.
125 GeV
Volgens Peter Woit zijn die botsingen gevonden. ‘Geloofwaardige geruchten stellen dat de experimenten in hun nieuwe gegevens ongeveer hetzelfde zien als vorig jaar: sterke hints dat er een higgsdeeltje zit rond de 125 GeV’, schreef hij op zijn blog. Bovendien zouden die gegevens een nauwkeurigheid hebben van 4 sigma (een kans van 1 op de 16.000 dat het hier om statistische ruis gaat). Nog niet helemaal de gewenste nauwkeurigheid, maar wel een stuk dichterbij.
Andere bloggers, zoals Philip Gibbs op zijn viXra log menen zelfs dat de resultaten opgepompt kunnen worden tot een nauwkeurigheid van 5 sigma, als je de resultaten uit 2011 en 2012 bij elkaar optelt. Weer anderen, zoals theoretisch fysicus Matt Strassler (op zijn blog Of Particular Significance) menen echter dat dat niet kan. Omdat de metingen bij verschillende energieën gedaan zijn, is niet duidelijk hoe je de resultaten bij elkaar kunt optellen. ‘Je moet dan een aanname doen over hoe de productiesnelheid van higgsdeeltjes verandert met de veranderde energie’, schrijft hij. ‘Dat wil je misschien niet. Op z’n best maakt het de zaken behoorlijk gecompliceerd als je het resultaat daarna ook nog wil interpreteren.’
Nauwkeurigheid
Bovendien zijn er vragen over de betrouwbaarheid van de geruchten. In de New York Times stelt Fabiola Gianotti, woordvoerder voor het Atlas-experiment: ‘geloof alstjeblieft de blogs niet’. Gibbs bepleit op zijn viXra-blog bovendien voorzichtheid omdat nog niet bekend is hoeveel data geanalyseerd is. Als dat nog niet zoveel is, kan met meer gegevens de nauwkeurigheid van het resultaat namelijk altijd nog dalen.
Woit beaamt die voorzichtigheid in een update op zijn blog. Volgens hem is de informatie die hij heeft afkomstig van iets meer dan de helft van de door het CMS-experiment verzamelde gegevens en een stuk minder dan de helft van de door Atlas verzamelde gegevens. Kortom: ook als de geruchten kloppen, kan het nog alle kanten op. Er zit daarom niks anders op dan nog even te wachten. Op 4 juli weten we meer.
Wil je weten waarom fysici zo druk op zoek zijn naar het higgsdeeltje? Lees dan onze minicursus higgs, die we schreven als voorbeschouwing op de bekendmaking van de resultaten uit december 2011.