donderdag 5 augustus 2010

Hoe is het in Zwitserland?

Het is alweer bijna twee jaar geleden dat ik iets schreef over die megalomane deeltjesversneller in de Zwitserse grond. De wereld is niet vergaan, we zijn niet verzwolgen door een zwart gat, de onheilsprofeten zijn het zwijgen opgelegd. Wat is er intussen bereikt?

Na de voortvarende start op 10 september 2008 ging het al snel mis. Enkele storingen en lekken zorgden voor veel vertraging. Pas in november 2009, ruim een jaar later dus, kon de LHC weer opgestart worden. Het eerste succes werd eerder dit jaar geboekt. Op 30 maart slaagden de wetenschappers er dan eindelijk in de eerste twee protonenbundels op elkaar te laten botsen. Deze gebeurtenis was het officiële startpunt van het onderzoeksprogramma. Bij het CERN sprak men zelfs enigszins overmoedig van een nieuw tijdperk in de natuurkunde.

Natuurkundigen hopen in Zwitserland het zogenaamde Higgsdeeltje te vinden. De natuurkundige Peter Higgs bedacht dat iets massa krijgt door een onzichtbaar veld in het universum, het Higgs-veld. De massa van iets zou dan bepaald worden door de mate van 'interactie' met dit veld (hoe precies weet ik ook niet). Deze theorie zou kunnen verklaren waarom hele kleine deeltjes die geen massa lijken te hebben toch de bouwstenen van een atoom, dat wel massa heeft, kunnen zijn: die deeltjes zouden via interactie met het Higgs-veld massa kunnen 'simuleren', of zoiets. Ook een veld is echter opgebouwd uit deeltjes, uit 'bosonen'. Zo bestaat het elektromagnetische veld uit bosonen die 'fotonen' of lichtdeeltjes genoemd worden. Om het bestaan van een Higgs-veld te bevestigen, moet dus ook voor dit veld het boson ontdekt worden, het zogenaamde Higgs-boson.

Men hoopt dus dat dit deeltje kan verklaren waar massa vandaan komt. De ontdekking van dit deeltje zou de ontbrekende schakel in een theorie van Adbus Salam, Weinberg en Glashow zijn. Die ontdekten in 1969 dat elektromagnetische kracht en de zwakke kernkracht eigenlijk dezelfde kracht zijn, de elektrozwakke kracht. De deeltjes die de zwakke kernkracht overbrengen zijn echter heel zwaar en bevinden zich altijd rondom een atoomkern, terwijl de lichtdeeltjes die de elektromagnetische kracht overbrengen massaloos zijn en zich vrij door het heelal kunnen bewegen. De wetenschappers willen weten waarom die deeltjes van de zwakke kernkracht nu zo zwaar zijn. Ze veronderstellen dat in het Higgs-boson deeltjes zo dicht op elkaar zitten dat relatief zware deeltjes er niet doorheen kunnen, dus niet door het Higgs-veld kunnen. Omdat het Higgs-veld in elke uithoek van het heelal 'zit', zouden die deeltjes dus nooit ver van hun atoomkern kunnen komen. Door ze nu met extreem hoge snelheid op elkaar te laten botsen, hoopt men dat er Higgs-deeltjes 'wegschieten' die met de LHC gedetecteerd kunnen worden.

Met berekeningen was al vastgesteld dat het Higgsdeeltje een energiewaarde van niet meer dan 185 GeV (gigaelektronvolt) kan hebben. In experimenten die de voorbije maanden zijn uitgevoerd, werd het deeltje alvast niet gevonden tussen 158 en 175 GeV. Door de ondergrens steeds meer te verhogen hoopt men uiteindelijk op het deeltje te stuiten (of het moet net nog ergens tussen die 175 en 185 zitten). De ondergrens is inmiddels verhoogd tot 114 GeV.

De ontdekking van het Higgs-deeltje moet de weg vrijmaken voor andere ontdekkingen. Kunnen de extra dimensies die de snaartheorie veronderstelt, empirisch aangetoond worden? Kan ook de sterke kernkracht in overeenstemming worden gebracht met de elektromagnetische en de zwakke kernkracht - die dan dus al verenigd zouden zijn in de elektrozwakke kracht? Zo moet een 'Theory of Everything' steeds dichterbij komen. Overigens stelde Weinberg al in 1973 een alternatief model voor dat het zonder een Higgs-boson af kan. Maar als in Zwitserland dat Higgs-deeltje niet gevonden wordt, dan vallen de natuurkundigen ongetwijfeld even in een zwart gat.

Geen opmerkingen: