Het potentieel paradigmaverschuivende nieuwe deeltje bij Cern, dat leek op te doemen in oude meetgegevens van megadeeltjesversneller LHC, is verdwenen als statistische sneeuw voor de zon. In nieuwe meetgegevens, die gisteren openbaar werden gemaakt, blijken de aanwijzingen voor het bestaan van het deeltje bijna geheel verdwenen.
Acht maanden lang wachtten fysici op bevestiging van het bestaan van een deeltje dat ons gehele beeld van de natuurkunde kon doen kantelen. Nu blijkt dat de aanwijzingen voor dat deeltje vermoedelijk niets meer waren dan statistische ruis.
Hobbeltje
In december 2015 kondigden de ATLAS- en CMS-experimenten van deeltjesfysica-instituut Cern aan dat ze beiden een verrassend hobbeltje in hun gegevens hadden ontdekt. Dat hobbeltje bevond zich rond 750 gigaelektronvolt (GeV) – een maat voor de energie, en dus massa die deeltjesfysici gebruiken. Bij die energie zat er een piek in de hoeveelheid fotonenparen die in deeltjesversneller de Large Hadron Collider werden geproduceerd. Die piek was veel hoger dan het standaardmodel van de deeltjesfysica voorspelde, het model dat alle deeltjes en hun onderlinge interacties in één wiskundige beschrijving vangt.
‘Einstein liep als theoreticus vast op de nieuwe bevindingen’
Toen de Nederlandse natuurkundige Heike Kamerlingh Onnes iets geks ontdekte over supergeleiding, was dit onder veel fysici het gesprek van de dag. Maa ...
Een week na de aankondigen hadden theoretici al meer dan honderd mogelijke verklaringen bedacht. Vandaag de dag zijn dat er ruim vijfhonderd. Vrijwel alle artikelen die daarover geschreven zijn, verklaren het bestaan van zo’n deeltje met een massa van 750 GeV of hoger, die vervolgens vervalt in fotonen. Omdat dit deeltje niet paste in het standaardmodel, zou een heroverweging van de manier waarop deeltjes en hun onderlinge interacties werken nodig zijn geweest.
Toeval
Helaas blijkt nu dat het 750 GeV-deeltje zeer vermoedelijk toch niet bestaat. Natuurkundigen stonden op het punt dat bekend te maken op de International Conference on High Engergy Physics, een toonaangevend deeltjesfysicacongres, toen een per ongeluk door het CMS-team online gepubliceerd artikel de kat al uit de zak liet. Het CMS-experiment heeft in de meest recente gegevens van de LHC geen extra fotonen bij 750 GeV meer waargenomen. Dat suggereert dat de eerdere hints niets meer waren dan statistische toeval.
‘Wanneer je meer data verzamelt, is het een komen en gaan van dit soort overschotten’, zegt CMS-onderzoeker Nadja Strobbe, werkzaam bij het Amerikaanse deeltjefysica-instituut Fermilab. Onderzoekers van ATLAS maken later vandaag hun resultaten bekend, maar het gerucht gaat dat ook zij zullen aankondigen dat de hobbel bij 750 GeV is verdwenen.
Donkere materie
Het verlies van dit vooronderstelde deeltje betekent dat theoretici nu geen houvast meer hebben in hun jacht naar fysica die voorbij gaat aan het standaardmodel. Ze moeten nu simpelweg wachten op de volgende hobbel die in de LHC opduikt. Fysici weten immers dat het standaardmodel onmogelijk het hele verhaal kan zijn omdat het geen verklaring bevat voor het bestaan van donkere materie en donkere energie, samen verantwoordelijk voor 95 procent van de energie-inhoud van het universum.
‘We zijn nog maar net met de jacht begonnen’, zegt CMS-woordvoerder Tiziano Camporesi. ‘We zouden het voor het eind van dit jaar kunnen oplossen, of in de volgende twee á drie jaar, maar het kan ook altijd langer duren.’
Spannendste hobbel
De ontdekking van het higgsdeeltje in 2012 werd breed gevierd, maar heeft de deeltjesfysica niet verder vooruit gestuwd. De eigenschappen van het deeltje waren immers exact zoals voorspeld. ‘Het is precies wat we besteld hadden in het standaardmodel. Het voelt daarom als iets dat mijn ouders of grootouders hebben opgeschreven. Tot zover blijkt de natuur dat exact te volgen. Dat is aan de ene kant geweldig, maar aan de andere kant ook erg frustrerend’, zegt de voormalige ATLAS-onderzoeker Adam Gibson van de Valparaiso University in de Amerikaanse staat Indiana. ‘Afgezien van higgs, was dit de spannendste hobbel die we in de LHC hebben gevonden. Maar veel van ons dachten al dat er een gerede kans bestond dat het niets meer was dan een statistische fluctuatie.’
Hoewel de opwinding over de 750 GeV-hobbel nu officieel achter ons ligt, gaan deeltjesfysici desondanks moeder door. Ze kammen alle gegevens door op zoek naar hobbels die naar verrassingen kunnen leiden. ‘Het volgende dat op het programma staat is doorgaan met ons werk – en dat doen we zo goed als we dat kunnen doen’. zegt Camporesi. ‘Als de fysica buiten het standaardmodel bestaat, dan gaan we het vinden.’ Met andere woorden: het resultaat was welliswaar negatief, maar het overheersende gevoel bij ICHEP is dat het slechts een kwestie van tijd is totdat deeltjesfysici de volgende grote ontdekking doen.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: