Door een knullige vergissing zal hij altijd in de schaduw staan van een Schotse collega. Zelf vindt François Englert dat niet zo erg. De 84-jarige Belg is trots op zijn Nobelprijs, maar verder deed de ontdekking van het Brout-Englert-Higgs-deeltje hem niet zo veel. ‘De theorie werkt ook zonder deeltje’.
.jpg)
‘I think we have it.’ Met deze woorden veroorzaakte Cern-directeur Rolf Heuer vijf jaar geleden euforie onder natuurkundigen. Een halve eeuw nadat het bestaan ervan voorspeld was, hadden ze eindelijk het allerlaatste, piepkleine puzzelstukje te pakken dat het standaardmodel van de deeltjesfysica compleet maakte. Het BEH-deeltje was gevonden.
Het BEH-deeltje, bij de meesten beter bekend als het higgsboson of higgsdeeltje. Ten onrechte: de Schotse natuurkundige Peter Higgs was in 1964 niet de eerste die het bestaan van het deeltje voorspelde. De Belgische fysici Robert Brout en François Englert hadden kort daarvoor hetzelfde natuurkundige mechanisme op een andere manier beschreven. Maar door een misrekening van een collega-fysicus is Higgs voor veel mensen de enige naamgever van het deeltje.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Gelukkig had het Nobelcomité zijn feiten wel op orde. In 2013 reikte het de Nobelprijs voor de natuurkunde uit aan Peter Higgs én François Englert ‘voor de theoretische ontdekking van een mechanisme dat bijdraagt aan onze kennis van de oorsprong van massa van subatomaire deeltjes’.
Voor Robert Brout kwamen ontdekking en Nobelprijs net te laat – hij is in 2011 overleden. Maar het brein van François Englert, inmiddels 84 jaar oud, draait nog op volle toeren. De moderne natuurkunde volgt hij met argusogen. ‘Er is al vijftig jaar geen grote doorbraak geweest in ons begrip van de natuur.’
Waarom heeft iedereen het over het higgsdeeltje, en niet over het Brout-Englert-Higgs-deeltje?
‘Robert Brout en ik hebben het mechanisme beschreven in een publicatie in 1964. Binnen enkele maanden deed Peter Higgs dat ook, onafhankelijk van ons. De Amerikaanse fysicus Steven Weinberg heeft later de data van twee artikelen van Higgs verwisseld. Hij stelde toen dat Higgs eerder was dan wij, en de rest is hem daarin gevolgd. Later erkende Weinberg zijn vergissing, maar hij vond het niet zo belangrijk. Daar ben ik het deels mee eens.’
Later in 1964 hebben drie Amerikaanse fysici het mechanisme eveneens beschreven. Moeten we spreken van het Brout-Englert-Higgs-Guralnik-Hagen-Kibble-deeltje?
‘Men zou dan eerder Anderson en Nambu moeten noemen. Hun werken waren een inspiratie voor ons artikel en dat van Higgs. Uiteindelijk hebben Higgs en wij het mechanisme onafhankelijk van elkaar als eerste beschreven, de rest kwam later.’
Wat vindt u van de naam God-deeltje?
‘Nee, daar houd ik niet van. Wat God ook doet, hier heeft hij niets mee te maken. Alles behalve God-deeltje.’
U hebt dus vrijwel tegelijk met Higgs het bestaan van het deeltje voorspeld. Wanneer hebt u hem voor het eerst ontmoet?
‘In 2012, na de ontdekking. Ik las wel zijn artikelen, maar verder hadden we geen contact. Het punt is dat we een volstrekt andere benadering hanteerden. Higgs beschreef het mechanisme in de taal van de klassieke mechanica, wij in de taal van de quantummechanica.’
U spreekt vooral over het mechanisme, en niet over het deeltje. Hoe belangrijk is het deeltje eigenlijk?
‘Het deeltje is belangrijk in experimenten, om te bewijzen dat de theorie klopt. Het mechanisme zou zelfs zonder waarneembaar deeltje kunnen werken, maar dan op een veel gecompliceerdere manier. De vondst van het deeltje was enkel een bevestiging dat de simpelste benadering correct was.’
Het BEH-mechanisme wordt weleens gepresenteerd als een groep feestvierders, waar ‘zwaargewichten’ maar moeilijk doorheen komen. Wat vindt u van dit soort analogieën?
‘Ik houd daar absoluut niet van. Je moet sowieso heel voorzichtig zijn met analogieën. Ze geven op zijn best een vaag idee van het mechanisme. Ze laten mensen denken dat ze iets begrijpen, terwijl ze het helemaal niet begrijpen.
‘De beste analogie is wat mij betreft om het BEH-veld te zien als de condensatie van een heleboel dampdeeltjes. Samen vormen die een driedimensionale zee die het hele universum vult en golven produceert. Die golven veroorzaken massa. Maar ook deze analogie heeft zijn beperkingen. Een quantummechanisch veld zit veel gecompliceerder in elkaar dan een gewone zee.’
Kun je het mechanisme überhaupt begrijpen zonder formules?
‘Ja, dat kan wel. Behalve de exacte waarden van de parameters is alles te begrijpen zonder wiskunde. Maar dan heb ik wel minstens een uur nodig om de details goed uit te leggen.’
Het BEH-mechanisme geeft deeltjes hun massa. Waarom was zo’n mechanisme nodig?
‘In 1964 was de elektromagnetische kracht al quantummechanisch beschreven. Omdat deze beschrijving heel goed werkte, wilden Brout en ik quantummechanica ook toepassen op andere krachten. Probleem is echter dat de elektromagnetische kracht wordt voortgebracht door het foton, een deeltje zonder massa. Als we dit idee rechtstreeks toepasten op andere krachten, zouden alle deeltjes geen massa hebben. We hebben het mechanisme dus bedacht om een massa te geven aan elementaire deeltjes die anders geen massa zouden hebben.’
Geeft het BEH-mechanisme daarmee krachten een gezamenlijke oorsprong?
‘Het heeft een belangrijke stap in die richting gezet. We wilden één quantummechanisch correcte theorie ontwikkelen voor krachten die op korte afstand werken en krachten die op lange afstand werken. Het probleem van de unificatie van de elektromagnetische en zwakke kernkracht hebben we aan een promovendus gegeven, Marie-Françoise Thiry. Zij vond sterke aanwijzingen dat het mechanisme ook geldig zou zijn in een quantummechanische context. Daarnaast vond Weinberg in 1967 de hoofdlijnen voor een gezamenlijke oorsprong. Het volledige bewijs is later geleverd, met name door Martinus Veltman en Gerard ’t Hooft in 1971.’
Staat het mechanisme toe dat er een tweede BEH-deeltje bestaat? Het Englert-deeltje?
‘Dat is momenteel moeilijk te zeggen. Als supersymmetrie bestaat, is er vanzelfsprekend ook een tweede BEH-deeltje. Maar daar zijn voorlopig geen aanwijzingen voor. Mochten ze een tweede deeltje vinden, dan kan het me overigens niet schelen hoe ze het noemen.’
Tot nu toe heeft ook de geüpgradede LHC geen aanwijzingen gevonden voor supersymmetrie. Een teleurstelling?
‘Wel voor de mensen die graag iets willen vinden – bijvoorbeeld als ze een ontdekking nodig hebben om geld te krijgen voor verder onderzoek. Maar voor theoretici is dit geen slecht resultaat. Het laat zien wat we allemaal nog niet begrijpen.’
Wat is het voornaamste struikelblok in theoretische fysica?
‘Quantumzwaartekracht. Er is nog geen bevredigende theorie die quantummechanica en algemene relativiteitstheorie verbindt. Snaartheoretici doen een poging, maar ik denk dat er meer nodig is. De huidige snaartheorie gaat ervan uit dat quantummechanica overal geldt, dat je alleen de algemene relativiteitstheorie ermee consistent hoeft te maken. Ik denk dat het gecompliceerder is, dat we quantummechanica nog niet volledig hebben begrepen.
‘De theoretische fysica zit momenteel in een crisis. Er is al vijftig jaar geen grote doorbraak geweest in ons begrip van de natuur. Vissen in de vijver die we nu hebben, gaat ons niet veel verder helpen. Er is echt een groot nieuw idee nodig om quantumzwaartekracht te beschrijven.’
Een groot nieuw idee, zoals dat van u in 1964, waarvoor u in 2013 de Nobelprijs ontving. Was dat een droom die uitkwam?
‘Nee, ik werkte niet om de Nobelprijs te winnen. Ik denk niet dat je succesvol kunt zijn als dat je enige motivatie is. Ik houd van fysica en wil weten hoe de natuur in elkaar zit; dat is altijd mijn motivatie geweest. Natuurlijk ben ik blij met de vondst van het deeltje en de Nobelprijs, maar ik was sowieso al blij met mijn theorie en ik wist zeker dat die klopte – met of zonder deeltje.’
Mis niet langer het laatste wetenschapsnieuws en meld je nu gratis aan voor de nieuwsbrief van New Scientist.
Lees verder: