Tien jaar geleden werd het bestaan van het higgsdeeltje aangetoond in de deeltjesversneller van CERN. Wat heeft deze ontdekking inmiddels teweeggebracht in ons denken over het universum? Stan Bentvelsen en Martijn van Calmthout maken de balans op in hun boek ‘Het eiland dat Higgs heet’.
Met de ontdekking van het higgsdeeltje, ook wel het ‘godsdeeltje’ genoemd, is het standaardmodel van de deeltjesfysica compleet. Al decennialang werd voorspeld dat het higgsdeeltje moet bestaan om theoretische berekeningen te laten kloppen. Het was echter niet zomaar aangetoond dat het higgsdeeltje daadwerkelijk voorkomt in de natuur. Hiervoor werden protonenbundels met een enorme energie op elkaar gebotst in de kilometerslange tunnel van CERN.
Om het higgsdeeltje te ontdekken, werden in de deeltjesversneller van CERN protonenbundels op elkaar gebotst. Dit zijn pakketjes van protonen: deeltjes waaruit alle atomen in het universum zijn opgebouwd.
Maximilien Brice, CERN via CC BY-SA 4.0Een mysterieus eiland
De ontdekking van het higgsdeeltje betekende het einde van een lange zoektocht, maar het begin van een storm aan nieuwe wetenschappelijke vragen. Reden genoeg voor een boek over de zoektocht naar dit ‘godsdeeltje’, en misschien nog wel spannender – naar de vraag welke deuren de vondst van het deeltje heeft geopend. Natuurkundigen Stan Bentvelsen en Martijn van Calmthout, respectievelijk directeur en hoofd communicatie van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef), hesen samen de zeilen richting het eiland dat Higgs heet.
In het begin van het boek staat een kaart van het fictieve eiland Higgs, die doet denken aan de mysterieuze kaarten uit je favoriete fantasyboeken. Dit is het eiland waar je als lezer op ontdekkingstocht gaat naar een nieuwe wereld. Langs plekken als Tau Flats, Muon Hill en Mexican Hat reis je van de hoofdstad Higgs, via de glooiende landschappen van het achterland, naar het onontgonnen terrein in de bergen.
In de deeltjeswereld wisselen theorie en experiment elkaar vaak in golven af. Dit wordt ook wel het ‘haasje-over-effect’ genoemd.
Dávid Bencz via Pexels LicenseHaasje-over-effect
In het boek worden theoretische hoofdstukken afgewisseld met intermezzo’s, waarin Bentvelsen zijn persoonlijke herinneringen aan de zoektocht naar het higgsdeeltje ophaalt. Met name in deze intermezzo’s wordt de vergelijking tussen deeltjesfysici en ontdekkingsreizigers duidelijk; beide zijn op zoek naar iets nieuws, maar weten nog niet precies hoe dit nieuwe eruit gaat zien.
Ook illustreert het boek mooi hoe theorie en experiment elkaar afwisselen in de deeltjeswereld. Sommige deeltjes, zoals het higgsdeeltje, worden al jarenlang beschreven op papier voordat ze in de echte wereld geobserveerd worden. Andere deeltjes worden toevallig gevonden tijdens een experiment, waardoor wetenschappers weer terug moeten naar de tekentafel. Theorie en experiment volgen elkaar vaak op in golven in de zoektocht naar nieuwe deeltjes, wat door de schrijvers het ‘haasje-over-effect’ wordt genoemd.
Ik ga op reis en ik neem mee
Om het eiland dat Higgs heet te trotseren, komt enige voorkennis in je bagage van pas. Niet alle wetenschappelijke termen worden namelijk uitgelegd. Een voorbeeld hiervan is de elektronvolt (eV): de eenheid waarmee de massa van een deeltje wordt aangegeven. Doordat deze uitleg mist, is het lastig om je deze minuscule hoeveelheid massa voor te stellen.
Andere kennis wordt juist meerdere keren uitgelegd in het boek. Een voordeel hiervan is dat je het boek niet per se van begin tot eind hoeft te lezen. De dubbele uitleggen kunnen echter wel wat storen als je het boek chronologisch leest. Dat is ook wel de meest logische volgorde; zo lees je eerst over de voorspellingen naar het higgsdeeltje en eindig je met de huidige wetenschapsvragen.
Duizelingwekkende deeltjes duiden
Ook roept het boek een aantal vragen op die onbeantwoord blijven. Waarom is het bijvoorbeeld zo lastig om het higgsdeeltje te vinden, als verwacht wordt dat het alle massadragende deeltjes in het universum massa geeft? Hoe kan een deeltje überhaupt bestaan als het geen massa heeft? En wat kunnen we nou eigenlijk met het higgsdeeltje in de praktijk, naast dat het onze kennis over het universum verrijkt?
Desalniettemin geeft het boek een uitgebreid beeld van de fascinerende deeltjeswereld. Al kunnen de namen van alle verschillende deeltjes na een tijdje wat gaan duizelen, de schrijvers zijn er goed in geslaagd om deze complexe materie tastbaar te maken.