De Nobelprijs voor de Natuurkunde gaat naar de Belg François Englert en de Brit Peter Higgs. Ze krijgen hem voor het voorspellen van respectievelijk het Higgsveld en het bijbehorende deeltje, die samen verantwoordelijk zijn voor de massa van elementaire deeltjes.
Het Nobelprijscomité hield het vandaag ongemeen spannend. De beroemde zaal van de Kungliga Vetenskapsakademien in Stockholm bleef lang gevuld met enkel journalisten. Tot Staffan Normark, secretaris van de academie, ongeveer een uur later dan gepland de verlossende woorden uitsprak. François Englert en Peter Higgs zijn dit jaar de winnaars van de Nobelprijs voor de Natuurkunde.
Voor weinig ingewijden kwam dit eigenlijk nog als een verrassing. Want hoe kon men ruim een jaar na de ontdekking van het Higgsdeeltje, soms wel de grootste natuurkundige ontdekking van de afgelopen 50 jaar genoemd, nog om deze theoretici heen?
Als een vlieg in de stroop
In 1964 gaven de Belgen Robert Brout en François Englert voor het eerst een verklaring voor het feit dat elementaire deeltjes massa hebben. Het concept massa lijkt in ons dagelijkse leven een eenvoudig concept, je neemt simpelweg meer ‘materie’ en je hebt meer massa. Maar op de schaal van elementaire deeltjes was het lang gissen naar wat de massa van bijvoorbeeld een elektron veroorzaakt. Die massa is specifiek voor het deeltje en heeft dus altijd dezelfde waarde.
In een poging dit probleem te tackelen introduceerden Brout en Englert een veld dat overal aanwezig is. Aan dit veld blijven elementaire deeltjes in meer of mindere mate ‘plakken’, als vliegen in de stroop. Zware deeltjes hebben meer interactie met dit veld waardoor ze moeilijker te bewegen zijn, terwijl lichte deeltjes het veld veel minder voelen.
Een metafoor van het Higgsveld, zoals ooit bedacht door natuurkundige David Miller. Het idee: tijdens een borrel waarbij mensen gelijk verdeeld over de ruimte staan te kletsen stapt ineens een beroemd persoon binnen (hier Albert Einstein). Tijdens diens beweging naar de bar drommen voortdurend mensen om hem heen, zodat hij moeilijker vooruitkomt, en soort van zwaarder is dan normaal. De mensen in de zaal vormen hier dus het Higgsveld.
CERNBoodschapperdeeltje
Een maand nadat Brout en Englert hun theorie publiceerden kwam de Brit Peter Higgs met een vergelijkbare theorie naar buiten die hij onafhankelijk van het duo had ontwikkeld. Belangrijk is echter dat hij ook het bestaan van een bij het nieuwe veld behorend deeltje voorspelde. Juist, het deeltje dat nu door het leven gaat als het Higgsdeeltje.
Het Higgsdeeltje is als het ware de boodschapper tussen het Higgsveld en de elementaire deeltjes die er een interactie mee hebben. Dat is vergelijkbaar met bijvoorbeeld het foton, dat de boodschapper is van de elektromagnetische kracht. Bij zware elementaire deeltjes, zoals het topquark, worden er veel Higgsdeeltjes uitgewisseld, bij lichtere broertjes zoals het elektron, zijn dat er veel minder.
De verschillende deeltjes van het standaardmodel van de deeltjesfysica die hun karakteristiek massa te danken hebben aan het Higgs-veld en -deeltje.
Wikimedia Commons, MissJ, CC0Prijs voor de theorie
Het duurde even, maar vorig jaar werd er ook daadwerkelijk een ‘Higgsachtig’ deeltje gevonden met de Europese deeltjesversneller Large Hadron Collider (LHC). En daarmee leek de inmiddels bijna 50 jaar oude theorie ineens in kannen en kruiken.
Een van de Nederlandse wetenschappers die betrokken was bij die ontdekking, is Nicolo de Groot, professor aan de afdeling Experimentele Hoge-Energiefyscia van de Radboud Universiteit Nijmegen. Hij volgde de bekendmaking vandaag op de voet en is erg blij voor de winnaars. “Vorig jaar rond deze tijd wisten we eigenlijk nog niet zeker wat voor deeltje we met de LHC hadden ontdekt, maar een jaar later is het bewijs overtuigend: het Higgsdeeltje bestaat. Ik denk dat het Nobelprijscomité nauwelijks nog om de heren heen kon.”
Voor Brout komt de ontdekking van het Higgsdeeltje en de Nobelprijs helaas net te laat, hij overleed namelijk in 2011. Maar ook Englert (80) en Higgs (84) zijn inmiddels behoorlijk op leeftijd. De Groot: “Het is wat dat betreft goed dat deze Nobelprijs nu is uitgereikt, maar ach, er zijn in de loop van de jaren eigenlijk veel meer wetenschappers geweest die misschien wel een Nobelprijs hadden verdiend…”
Volgens De Groot is de prijs in ieder geval ook een opsteker voor het onderzoek van CERN. “Hoewel dit natuurlijk echt een prijs voor de theoretici is, was er wel bewijs voor de theorie nodig. Het is prachtig dat wij daar met zoveel mensen aan mee hebben kunnen werken.”