Met "versgeperste" plots van de laatste gegevens verzameld door twee deeltjesfysica-experimenten, zeiden teams van wetenschappers van de Large Hadron Collider bij CERN, het Europees Centrum voor Nucleair Onderzoek, dinsdag dat ze "verleidelijke hints" van het ongrijpbare subatomaire deeltje hadden vastgelegd als het Higgs-deeltje, maar kan niet definitief zeggen dat het bestaat… nog niet. Ze voorspellen echter dat 2012-botsingen voldoende gegevens moeten opleveren om de bepaling te kunnen maken.
"Het feit dat we de resultaten van zeer geavanceerde analyse slechts één maand nadat het laatste stukje gegevens dat we hebben gebruikt, heeft kunnen vastleggen, is zeer geruststellend", Dr. Greg Landsberg, natuurkundig coördinator van de Compact Muon Solenoid (CMS) detector bij de LHC vertelde Space Magazine. 'Het vertelt je hoe snel de doorlooptijd is. Dit is echt ongekend in de geschiedenis van de deeltjesfysica, met zulke grote en complexe experimenten die zoveel gegevens opleveren, en het is heel spannend. "
Voorlopig is de belangrijkste conclusie van meer dan 6000 wetenschappers in de gecombineerde teams van CMS en de ATLAS-deeltjesdetectoren dat ze het massabereik van het standaardmodel Higgs-boson - als het bestaat - konden beperken tot een bereik van 116- 130 GeV door het ATLAS-experiment en 115-127 GeV door CMS.
Het standaardmodel is de theorie die de interacties van subatomaire deeltjes verklaart - die gewone materie beschrijft waaruit het heelal is gemaakt - en over het algemeen heel goed werkt. Maar het verklaart niet waarom sommige deeltjes massa hebben en andere niet, en het beschrijft ook niet de 96% van het heelal die onzichtbaar is.
In 1964 stelden natuurkundige Peter Higgs en collega's het bestaan voor van een mysterieus energieveld dat meer interactie heeft met sommige subatomaire deeltjes dan andere, wat resulteert in verschillende waarden voor deeltjesmassa. Dat veld staat bekend als het Higgs-veld en het Higgs-boson is het kleinste deeltje van het Higgs-veld. Maar het Higgs-boson is nog niet ontdekt en een van de belangrijkste redenen waarom de LHC is gebouwd, was om het te vinden.
Om naar deze kleine deeltjes te zoeken, slaat de LHC hoogenergetische protonen tegen elkaar en zet wat energie om in massa. Hierdoor ontstaat een nevel van deeltjes die door de detectoren worden opgevangen. De ontdekking van de Higgs is echter afhankelijk van het observeren van de deeltjes waarin deze protonen vervallen in plaats van de Higgs zelf. Als ze wel bestaan, zijn ze van korte duur en kunnen ze op veel verschillende manieren vervallen. Het probleem is dat veel andere processen dezelfde resultaten kunnen opleveren.
Hoe kunnen wetenschappers het verschil zien? Een kort antwoord is dat als ze alle andere dingen kunnen achterhalen die een Higgs-achtig signaal kunnen produceren en de typische frequentie waarmee ze zullen optreden, en als ze meer van deze signalen zien dan de huidige theorieën suggereren, dat hen een plaats geeft om de Higgs te zoeken.
De experimenten hebben overschrijdingen gezien in vergelijkbare bereiken. En zoals het persbericht van CERN opmerkte: “Individueel genomen, is geen van deze excessen statistisch significanter dan het gooien van een dobbelsteen en het bedenken van twee zessen op een rij. Interessant is dat er meerdere onafhankelijke metingen zijn die wijzen op het gebied van 124 tot 126 GeV. ”
'Dit is veelbelovend', zegt Landsberg, ook professor aan de Brown University. “Dit toont aan dat beide experimenten heel goed begrijpen wat er met hun detectoren aan de hand is. Beide kalibraties zagen excessen bij lage massa's. Maar helaas is de aard van ons proces statistisch en van statistieken is bekend dat ze af en toe grappige trucs uithalen. Dus we weten niet echt - we hebben niet genoeg bewijs om te weten - of we een glimp van het Higgs-boson hebben gezien of dat dit slechts statistische fluctuaties zijn van het Standand Model-proces die hetzelfde type handtekeningen nabootsen als zou komen als het Higgs-boson wordt geproduceerd. '
Landsberg zei dat de enige manier om met statistieken om te gaan, is om meer gegevens te krijgen, en de wetenschappers moeten de omvang van de gegevensmonsters aanzienlijk vergroten om zeker de vraag te beantwoorden of het Higgs-boson bestaat met een massa van 125 GeV of een andere massa bereik dat nog niet is uitgesloten.
Het goede nieuws is dat er in 2012 veel data binnenkomt.
"We hopen het dit jaar verzamelde gegevensmonster te verviervoudigen", zei Landsberg. 'En dat zou ons voldoende statistisch vertrouwen moeten geven om deze puzzel in wezen op te lossen en de wereld te vertellen of we de eerste glimpen van het Higgs-boson hebben gezien. Zoals het team vandaag heeft laten zien, zullen we blijven groeien totdat we een niveau van statistische significantie bereiken dat voldoende wordt geacht voor ontdekking in ons vakgebied. ”
Landsberg zei dat er binnen dit kleine bereik niet veel ruimte is voor de Higgs om zich te verbergen. 'Dit is heel spannend en het vertelt je dat we er bijna zijn. We hebben genoeg gevoeligheid en mooie detectoren; we hebben net iets meer tijd en wat meer gegevens nodig. Ik heb goede hoop dat we ergens volgend jaar iets definitiefs kunnen zeggen. ”
Dus de spanning neemt toe en 2012 zou het jaar van de Higgs kunnen zijn.
Meer info: persbericht CERN, ArsTechnica
