Prof. D’Hondt nuanceert ‘ontdekking’ nieuw deeltje bij CERN

‘De natuur durft ons wel eens sterk te misleiden’

De LHC-deeltjesversneller in Zwitserland is de grootste en krachtigste ter wereld. (bron: youtube)

HASSELT — De wereld van de deeltjesfysica staat niet stil. Zowel in Amerika als in Europa werden de voorbije weken nieuwe en beloftevolle meetresultaten bekendgemaakt. ‘Dit kan de belangrijkste ontdekking van de eeuw worden’, zegt prof. Jorgen D’Hondt. Hij is voorzitter van de Raad van Bestuur van het CMS-experiment bij CERN. Daar denken ze een tot nog toe volkomen onbekend deeltje te hebben ontdekt. In de zomer moet hierover uitsluitsel komen. Ondertussen hebben onderzoekers in Amerika naar eigen zeggen een ‘tetraquark’ waargenomen. Dat is een groepering van vier quarks binnen een deeltje. Iets wat voordien als onmogelijk werd beschouwd.

Donderdag 17 maart kwamen onderzoekers van de CERN-deeltjesversneller met nieuwe resultaten. Ze zouden mogelijk een volkomen nieuw deeltje hebben ontdekt. Er worden bij CERN op dit moment twee aparte experimenten uitgevoerd. Het ATLAS- en CMS-experiment gaven vorig jaar al voor de eerste keer botsingen bij een energie van 13 TeV (tera-elektronvolt).

‘Dat zijn de hoogste energiewaarden die we ooit op aarde hebben kunnen creëren bij een botsing tussen deeltjes’, zegt professor Jorgen D’Hondt. Hij is voorzitter van de Raad van Bestuur van het CMS-experiment. ‘In die gegevens hebben we een klein signaal gevonden van het eventueel bestaan van een nieuw deeltje. Het signaal was echter nog niet sterk genoeg om te beweren dat we werkelijk een nieuw deeltje hebben ontdekt.’

Champions League

De resultaten, die zopas zijn bekendgemaakt, komen voort uit meer en verder doorgedreven analyses van de botsingsgegevens. Het signaal is deze keer wel versterkt, wat een goed teken is. Ook al gaat het de goede richting uit, er zijn nog steeds meer gegevens nodig. In april van dit jaar beginnen ze er bij ATLAS en CMS opnieuw aan. Als alles goed gaat, moeten ze na de zomer genoeg gegevens hebben om hier een conclusie over te formuleren.

D’Hondt: ‘Ik vergelijk het graag met de Champions League. In december 2015 hebben we de kwartfinale gespeeld en gewonnen. We waren daardoor natuurlijk zeer enthousiast. Dat wil echter niet zeggen dat we de Champions League zullen winnen. Donderdag hebben we dan de halve finale gewonnen en in de zomer volgt de finale. Dan zullen we gegevens genoeg hebben om te bepalen of het effectief om een nieuw deeltje gaat of niet.’

Ontdekking van de eeuw

Als het wel degelijk om een nieuw deeltje gaat, zal het volgens professor D’Hondt de belangrijkste ontdekking van deze eeuw zijn. Er was onlangs de bevestiging dat zwaartekrachtgolven voor het eerst zijn waargenomen. Eerder nog werd het bestaan van het higgsboson aangetoond. Dat zijn echter allemaal bevestigingen van reeds bestaande theorieën die respectievelijk 100 en 50 jaar geleden werden geformuleerd.

‘Indien uit onze metingen blijkt dat er een totaal onverwacht deeltje in zit, dan opent dat een deur van nieuwe kennis. Het zou ons voor een onbekend raadsel stellen en dat is natuurlijk net wat een wetenschapper graag heeft. Het geeft ons veel enthousiasme en motivatie om ons werk verder te zetten.’

Professor D’Hondt nuanceert wel de resultaten. ‘Het kan ook altijd zo zijn dat er een soort fluctuatie zit in onze gegevens die wij interpreteren als een ontdekking, maar dat dat in de realiteit toch niet klopt. We moeten daar altijd zeer voorzichtig in zijn en zoeken naar confirmatie. Die kan komen vanuit een ander experiment of iets wat in de natuur ontdekt wordt. Want de natuur kan ons nogal stevig misleiden.’

Nog geen bevestiging

Vorige week kwam er ook groot nieuws uit Illionois. Onderzoekers van Fermilab kwamen naar buiten met een belangrijke ontdekking van deeltjesversneller TEVATRON. De aankondiging kwam er nadat het experiment al vijf jaar stil lag. De fysici vonden een deeltje dat uit vier quarks zou bestaan. Daarmee is het geen gewone materie, die uit drie quarks bestaat.

‘Quarks zijn kleine deeltjes die nooit alleen in een proton of neutron zitten’, zegt professor D’Hondt. ‘Ze bestaan dus niet alleen, ze zitten altijd samen met andere quarks. Normale materie zoals wij ze kennen, bestaat uit drie quarks. Het is zeer uitzonderlijk dat we deeltjes of systemen waarnemen die bestaan uit vier of zelfs nog meer quarks. Die systemen vallen onmiddellijk uit elkaar en het zijn de brokstukken daarvan die we observeren en meten.’

Quarks zijn de bouwstenen van materie. Ze werden gelijktijdig geïntroduceerd door Murray Gell-Mann en George Zweig. Professor D’Hondt legt het uit als volgt: ‘Alles rondom ons bestaat uit atomen, die elk een kern hebben. Die kern bestaat uit protonen en neutronen. Het zijn die neutronen en protonen die zijn opgebouwd uit quarks.’

Er zijn echter nog experimenten die dat ‘tetraquark’ — een groep van vier quarks — kunnen bestuderen. ‘Zij hebben die fenomenen niet waargenomen’, aldus professor D’Hondt. ‘Zo is er bij CERN een gelijkaardig experiment, LHCb genaamd. Zij zijn in hun data ook gaan zoeken naar het signaal van een tetraquark, maar daar is het niet teruggevonden. Hun data bevestigt dus niet de resultaten van TEVATRON.’

Het gaat dan ook om zeer moeilijke en complexe studies. ‘We zoeken naar een bepaald signaal in een enorme hoeveelheid gegevens. Het kan zijn dat in die databerg een signaal zit, maar dat het signaal nog niet sterk genoeg is om te besluiten dat het effectief om de ontdekking van een nieuw deeltje gaat.

Michiel Suls

Like what you read? Give Michiel Suls a round of applause.

From a quick cheer to a standing ovation, clap to show how much you enjoyed this story.