Tenminste twee andere (quasi)deeltjes kunnen zich voordoen als het langgezochte deeltje, volgens een nieuwe analyse van CERN-data. Welke van de drie mogelijkheden is het?
Is wat het CERN ontdekt heeft wel het HIggsdeeltje? Bron: artikel
Het CERN hield bij de aankondiging van de ontdekking van het Higgsdeeltje nog de nodige slagen om de arm. In de formulering van het CERN ging het om een boson, dat ‘consistent is met het langgezochte Higgsboson’. Deze voorzichtigheid van het CERN is terecht, aldus de Amerikaanse auteurs van een nieuw artikel met de heftige titel: Have We Observed the Higgs (Imposter)? Wat natuurlijk de vraag oproept: als het deeltje niet het Higgsdeeltje is, wat dan wel? Ian Low van de voormalige concurrent van het CERN, Argonne National Laboratory in Illinois met de nu buiten bedrijf zijnde Tevatron, en een aantal collega’s spitten door de CERN-data in een poging om licht op deze vraag te werpen. Hun conclusie: de data is consistent met niet alleen het Higgsboson, maar met twee andere deeltjes die verschillen van het standaard Higgsboson.
Dubbelzinnige ‘handtekening’
Het identificeren van deeltjes is verre van eenvoudig. Waar stabiele deeltjes als bijvoorbeeld fotonen of elektronen een duidelijk voorspelbaar gedrag kennen, geldt dit niet voor de instabiele, zware deeltjes als W-bosonen en nu het veronderstelde Higgsdeeltje. Deze deeltjes bestaan extreem kort voor ze uiteenvallen in een waaier van lichtere deeltjes, die elk een deel van de energie met zich meedragen. Volgens de voorspelling van Peter Higgs moet het Higgsdeeltje slechts kort bestaan voor het uiteenvalt. De enige aanwijzing voor het bestaan van een Higgsdeeltje zijn dus de vervalproducten die vrijkomen. Dit kunnen bijvoorbeeld een paar Z-bosonen of fotonen zijn. Helaas is het spoor dat het vermeende Higgsdeeltje achter heeft gelaten niet uniek, aldus de groep deeltjesfysici.
Wie van de drie?
Volgens de groep-Low zijn er verschillende theoretische mogelijkheden. Van de vier (of liever gezegd vijf) theoretische mogelijkheden is één (resp. 2) mogelijkheid, dat wat gemeten is een trilling is, dus zuiver een fopdeeltje door de kwantummenging van andere deeltjes, uitgesloten door de waarnemingsdata. Eén van de drie overgebleven mogelijkheden is dat de data inderdaad afkomstig zijn van een ‘singlet’, een enkelvoudig deeltje dus, m.a.w. het Higgsboson, zoals door het Standaardmodel voorspeld. De andere twee, volgens de auteurs even waarschijnlijke opties zijn dat de data een meer exotische theorie bewijst. In deze theorie bestaat het Higgsboson in de vorm van een doublet of triplet ‘imposter’: geen werkelijk elementair deeltje dus maar een samengesteld deeltje (dat overigens wel uit nog onbekende deeltjes zal bestaan en dus fysisch wel degelijk erg interessant is).
Beide laatstgenoemde mogelijkheden geven een vergelijkbaar goede ‘fit’ voor de waargenomen frequenties. Zowel het voorspelde spoor van het standaard Higgsdeeltje als die van het doublet en triplet samengestelde deeltje liggen binnen het (rode) één-sigmagebied, het gebied waarbinnen met 68,3% zekerheid de waarde ligt. Het triplet fopdeeltje scoort zelfs in één maat, de getoonde, iets beter. Over het algemeen scoort het standaardmodel Higgs echter het best. Op dit moment weten we het nog niet definitief. Eén sigma is uiteraard niet erg indrukwekkend. Pas als er veel meer metingen zijn verricht, wordt het betrouwbaarheidsgebied zo klein, dat een ondubbelzinnige uitspraak is te doen. Een niet-standaardmodel Higgs zou spectaculair nieuws zijn, want zo kunnen we een compleet nieuwe wereld ontdekken.
Onbekende woorden of begrippen? Raadpleeg Natuurkunde 101
Bron
Low et al., Have We Observed the Higgs (Imposter)?, ArXiv preprint server (2012)
