Het is een redelijk stille nacht, nu kerstvakantie voor de Large Hadron Collider (LHC) aanbreekt. Fysici van onderzoeksinstituut Cern presenteerden vandaag de eerste resultaten sinds de deeltjesversneller opnieuw aangezet is, maar veel nieuws hadden ze niet te melden.
Sterker nog, de vermoedens van nieuwe fysica aan het einde van de eerste run van de LHC leken te vervagen. Toch gloort er ook hoop: een glimp van een mogelijk nieuw deeltje.
Dankzij de geruchten over nieuwe deeltjes die eerder deze week al de ronde deden, verdrongen de fysici zich in de grote collegezaal van Cern, waar in 2012 ook de aankondiging van het higgsboson plaatsvond. Maar vandaag werden er geen vroege kerstcadeaus uitgedeeld.
Dit is hoe we wiskundefobie te lijf kunnen gaan
Sarah Hart vertelt hoe we de angst voor getallen en formules weg kunnen nemen.
Onderzoekers van de CMS- en Atlas-experimenten presenteerden hun voorlopige bevindingen gebaseerd op de data die verzameld zijn sinds de LHC opnieuw is aangezet, in april van dit jaar.
Veelbelovend
Als eerste aan het woord was Jim Olsen van de Princeton-universiteit, lid van het CMS-team. Hij begon met een lijst van resultaten die het standaardmodel van deeltjesfysica bevestigen, een goede manier om aan te tonen dat de nieuwe run werkt zoals verwacht. ‘In dit vroege stadium doet het standaardmodel het nog goed’, zei hij. Op dit moment is er nog niet genoeg data om het higgsdeeltje ‘opnieuw te ontdekken’, volgend jaar naar alle waarschijnlijkheid wel.
Vervolgens besprak hij twee veelbelovende aanwijzingen van nieuwe ontdekkingen in data die verzameld is vlak voor de LHC uitgezet werd in februari 2013. Zowel CMS als Atlas hadden zwak bewijs voor een boson met de massa van 2 teraelektronvolt (TeV), veel groter dan het higgsboson van 125 gigaelektronvolt (Gev). In de nieuwe run heeft CMS een dergelijk signaal niet waargenomen. Er is nog niet genoeg data om het volledig uit te sluiten, zei Olsen, maar het is mogelijk dat het vorige signaal niet meer dan ruis was.
Hetzelfde gold voor een ander signaal van een mogelijk supersymmetrisch deeltje met de bijnaam ‘the edge’. Supersymmetry, ook bekend als Susy, is de theorie die het standaardmodel uitbreidt met een serie zwaardere partnerdeeltjes. Bewijs vinden voor deze theorie is een van de belangrijkste doelen van de tweede run van de LCH, maar het lijkt erop dat er nog niets gevonden is.
Toch blijft er hoop op nieuwe fysica gloren. Olsen presenteerde resultaten die een ‘overschot’ aan gebeurtenissen die twee fotonen produceerde bij 760 GeV, wat kan duiden op een nieuw deeltje (zie boven). De resultaten hadden een statistische significantie van 2,6 sigma, dicht bij het criterium van 3 sigma dat deeltjesfysici hanteren voor ‘interessante resultaten’, maar nog te ver verwijderd van 5 sigma om een ontdekking te mogen heten.
Verdere statistische analyse waarbij rekening gehouden werd met het look elsewhere-effect (de kans dat je een vals resultaat ontdekt als gevolg van het grote aantal gebeurtenissen waar je naar zoekt) bracht de significantie terug tot 1,2, dus het zou ook niets kunnen zijn.
Grotere datasets
Marumi Kado van de Linear Accelerator Laboratory in Orsay, Frankrijk, sprak namens het Atlas-team. Hij bevestigde de robuustheid van het standaardmodel en zei dat ze wat signalen van het higgsdeeltje hadden gevonden, maar met weinig statistische significantie.
Net als CMS is Atlas op zoek geweest naar supersymmetrische deeltjes, maar er is nog niet genoeg data om conclusies te trekken. ‘We hebben een hele serie onderzoeken naar supersymmetrie gedaan’, zei Kado. ‘Maar we hebben geen overschot gevonden.’
Er was wel wat meer bewijs van ‘the edge’ in vergelijking met was CMS zag, met een resultaat van 3 sigma. Maar dat is nog steeds minder dan de detectoren bij de eerste run gezien hebben. ‘Het is zeker iets om in de nabije toekomst in de gaten te houden’, zei Kado.
Op het ‘tweefotonenfront’ heeft Atlas ook een overschot waargenomen rond 750 GeV, dicht bij het vergelijkbare signaal bij CMS. De significantie daarvan was 3,6 sigma en daalde naar 1,9 sigma na look elswhere-analyse.
Het feit dat beide experimenten een vergelijkbaar signaal waarnemen, kan wijzen op een nieuw deeltje aan de horizon in 2016, maar het kan net zo goed valse hoop zijn. ‘We wachten met smart op veel grotere datasets in 2016’, zei Kado.
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws?Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: