Nieuws

Wat is in hemelsnaam een Higgs Boson?


Grote opwinding over het Cern en het Higgs boson. Dat zou ontdekt zijn. Maar wat is dat eigenlijk, een Higgs boson?

Je bent ongetwijfeld bekend met het verhaal van Newton en de appel. Hij kreeg dat stuk fruit op zijn hoofd en ontdekte de zwaartekracht.

Einstein: massa is een verstoring van ruimte-tijd.

Einstein: massa is een verstoring van ruimte-tijd.

Eeuwenlang was dat voldoende voor de mensheid, tot een eigenwijze meneer met de naam Albert Einstein (foto) bedacht dat zwaartekracht geen fenomeen van de aarde is, maar van de ruimte. De aarde trekt zaken aan, omdat onze planeet de structuur van ruimte-tijd verstoort.

Wat Einstein (en anderen) ontdekte, was dat dingen massa hebben. Ik (massa negentig kilo helaas), jij (ga maar na op de weegschaal), mijn auto (1200 kilo) en de aarde zelf (5.6×10*24 kg). Al die massa is niets meer of minder dan de massa van alle moleculen waaruit iets is opgebouwd samen, zo besloten de wetenschappers.

In de jaren zestig vulde de Britse natuurkundige Peter Higgs deze theorie aan. Volgens Higgs is er een onzichtbaar veld dat elke hoek van het universum vult. Dingen krijgen massa door een interactie met het veld. Hoe sterker het veld (het zogeheten Higgs-veld) interacteert met een deeltje (bijvoorbeeld een atoom), hoe zwaarder het is.

Peter Higgs: onzichtbaar veld? Foto: Peter Tuffy, Edinburgh University.

Peter Higgs: onzichtbaar veld? Foto: Peter Tuffy, Edinburgh University.

De theorie van Higgs werd niet bepaald met gejuich ontvangen. Veel natuurkundigen vonden het maar gek om een theorie te omarmen die massa verklaart door een gek ‘onzichtbaar veld'; het klonk verdorie wel als godsdienst.

Maar in de daarop volgende jaren ontdekten wetenschappers steeds gekkere dingen over de subatomaire wereld. Vooral het feit dat de deeltjes waaruit een atoom is opgebouwd geen massa lijken te hebben (maar het atoom wel) verwarde natuurkundigen. Gelukkig herinnerden mensen zich meneer Higgs nog, met zijn veld. Dankzij zijn theorie was het mogelijk dat iets geen massa heeft, maar toch interacteert met het veld. Het geheimzinnige veld doet het vervolgens alleen lijken alsof een deeltje massa heeft. Alsof je een magneet naast de weegschaal zet: die wijst een gewicht aan, ook al staat er niets op. Een prachtige oplossing, maar dan moet het bestaan van het Higgs-veld nog wel even worden bewezen.

De Large Hadron Collider, waar ze het Higgs-boson hopen te ontdekken.

Hoe doe je dat? Door naar zijn boson te zoeken. In de kwantumfysica hebben velden (zoals elektromagnetische velden en zwaartekracht) zelf ook een soort deeltjes, bosonen. Een veld is eigenlijk een verzameling van bosonen, als zout in de zee. Het bekendste boson is het foton, dat voorkomt in elektromagnetische velden. En als het Higgs veld bestaat, dan moet er dus ook een Higgs-boson zijn.

Het vinden van het Higgs-boson is alleen een beetje lastig. Net als de meeste subatomaire deeltjes, is het onstabiel en wordt het alleen waarneembaar als er zeer veel energie vrij komt. Bij de Big Bang zijn waarschijnlijk veel Higgs-bosonen vrijgekomen. Een dergelijke energie kun je alleen nabootsen als je deeltjes laat botsen met bijna de lichtsnelheid.

En dat is precies wat er gebeurt in de Large Hadron Collider bij Genève. Daar laten ze supersnelle protonen op een grote racebaan frontaal met elkaar botsen. Zo ontstaat voldoende energie en zou een Higgs-boson zich – heel even – kunnen vormen. Op dat moment krijgt meneer Higgs gelijk en weten we pas echt hoe de subatomaire wereld precies werkt.

Follow Faqtman on Twitter